Chilecito se halla incluido dentro del sistema del VALLE ANTINACO-LOS COLORADOS. Dentro de este valle se encuentran las sierras más altas del Sistema Pampeano de la Argentina:

• Las Sierras del Velasco, con 180 km. de largo y con una altura máxima de 4.275 msnm.
• Las Sierras del Famatina, con 200 km. de largo y con una altura máxima de 6.250 en el pico “Gral. Belgrano”.
• El Cordón del Paimán, sistema que atraviesa la ciudad de Chilecito con sus pequeñas estribaciones, culminando en el Distrito Nonogasta. Posee una altura máxima de 2.500 msnm.

Ubicación Geográfica

• Al Norte: 28º 57" latitud Sur.
• Al Sur: 29º 50" latitud Sur.
• Al Este: 67º 2"  longitud Este.
• Al Oeste: 67º 58" longitud Oeste.

Altura: 1.100 msnm.

Superficie: 4.846 km2.

Límites:

• Al norte, con los Departamentos Famatina y Vinchina. Siendo el limite natural el Río Capayán.
• Al Oeste, con los Departamentos General Lamadrid y Felipe Varela.
• Al Sur, con el Departamento Independencia.
• Al Este, con los Departamentos  Sanagasta y Capital, y el  límite natural el Cordón del Velasco.