Oblastet ligg sørvest i landet og inkluderer mellom anna Mangysjlakhalvøya. Det meste av den kasakhstanske kysten av Kaspihavet ligg her. I tillegg grensar oblastet til landa Turkmenistan og Usbekistan. Av grenseoblast finn ein Aktobe oblast og Atyrau oblast. Det har eit areal på 165 600 km². I tida under Sovjetunionen vart det oppdaga petroleumsførekomstar i området og mykje av området vart industrialisert.
Klimaet nord i Mangystau er kaldt om vinteren, særleg på Ustiurtplatået, som hovudsakleg ligg over havnivå. Klimaet er generelt kontinentalt med kalde vintrar og milde somrar. Middeltemperaturen i januar er -3 °C og i juli 26 °C. Det kjem særs lite nedbør i løpet av året, normalt rundt 150 mm.
