牡丹镇位于甘肃省天水市秦州区西南部，东接店镇乡，南邻华岐乡，西与秦岭乡、陇南市礼县红河镇、马河乡接壤，北与藉（读音：西）口镇、太京镇毗邻。地处秦岭西段北坡，境内地势起伏较大，整体为东北高、西南低，最高海拔2023米，最低海拔1581米。多年平均最高气温34.6℃，最低气温-20℃，年无霜期152天，年平均降雨量643.2毫米。地跨长江、黄河两大流域，境内稠泥河流经西南部，是西汉水西源。随着G310连接线藉口至罗家堡公路的拓宽改造，交通便利。