Ansai liegt auf dem Löss-Plateau am Rande der Ordos-Hochebene, 36Kilometer nördlich von Yan’an oder 280Kilometer nördlich der Provinzhauptstadt Xi’an. Sein Relief fällt von Nordwesten in Richtung Südosten ab. Das Stadtgebiet liegt auf einer Höhe von 1061Metern, das von Ansai verwaltete Gebiet liegt auf Höhen zwischen 1012Metern und 1731Metern über Normalnull. Die wichtigsten Flüsse sind der Yan He, Dali He, Qingjian He, Xingzi He, Xichuan He, Xiaochuan He, Xiaogou He und Shuangyang He. Das Klima ist kontinental und trocken mit großen Temperaturunterschieden zwischen Winter und Sommer sowie Tag und Nacht. Die Jahresdurchschnittstemperatur liegt bei 8,8°C bei 157 frostfreien Tagen pro Jahr. Ansai erhält im langjährigen Mittel 505 Millimeter Niederschlag pro Jahr, dafür 2396 Sonnenstunden pro Jahr.[2]
Ansai hat 163.135 Einwohner (Stand: Zensus 2020). Am Ende des Jahres 2012 zählte Ansai eine registrierte Bevölkerung von 191.300 und eine ansässige Bevölkerung von 172.900 Menschen.[2] Die Bevölkerungszählung des Jahres 2000 hatte für den damaligen Kreis Ansai eine Gesamtbevölkerung von 160.771Personen in 40.680Haushalten ergeben, davon 85.159Männer und 75.612Frauen.[3]
