Округ находится в южной части штата, со всех сторон граничит с другими округами Монтаны. Название округу дано в честь реки Йеллоустон, протекающей по территории. Столица и крупнейший город округа — Биллингс, второй по величине — Лорел[англ.]. Открытые водные пространства занимают 36 км², что составляет 0,52% от общей площади округа в 6861 км².
Через округ проходят крупные автомагистрали I-90, I-94, US 12, US 87[англ.], US 212[англ.], US 310[англ.].