位于县城东北部，东与漫湾镇的嘎止、白莺山、酒房、慢光4个农村办事处山水相连，东南与忙怀彝族布朗族乡的忙贵、温速2个村委会为邻；南与晓街乡的月牙地、快乐、新联3个村委会凭罗扎河分界,西南与爱华镇的永胜办事处接壤，西邻凤庆县的腰街彝族乡，北和大理白族自治州的南涧彝族自治县新民乡隔澜沧江相望。以镇政府驻地茂兰街为中心，东至丙令街28.5千米，至景云桥和温贤渡各40多千米，南至晓街30千米，西南距县城25千米，北至哨街26千米，至神洲渡36千米，西北至凤庆县的腰街30千米，全镇总面积384.8平方千米。居住最高的村寨为后山村委会的花树林村，海拔2240米，最低为哨街村委会的丙郎河村，海拔940米，云县最高峰大丙山（海拔2834米）位于后山村委会与漫湾镇白莺山农村办事处交界。镇政府驻地茂兰街，海拔1240米。全镇辖15个村民委员会，即茂兰、马四、多依、忙卓、牛圈箐、温平、净石、岭磨、安乐、拨还河、哨街、后山、旧村、转水河、丙令，235个村民小组。镇政府驻地茂兰街，距县城25千米，是全镇政治、经济、文化及交通中心。茂兰镇气候主要受印度洋暖湿气候、西南季风和赤道辐射的影响，主要特点是干、雨季分明，主体气候明显，除高海拔地带霜期稍长，大部分地区霜期短。全年日照时数2100小时以上，海拔在1300米以下的茂兰、忙卓、牛厩箐和哨街的清水河、羊街一带，属低热河谷地区，年平均气温19℃左右，≥10℃积温为6700℃以上；海拔1300~1800米的马四、多依、安乐、温平、净石等地，属温暖半山区，年平均气温15.6℃~18.3℃,≥10℃积温为5250℃~4690℃；海拔在1800米以上的后山、岭茂、拨还河和哨街上半部，以及丙令、旧村、转水河上半部，属温凉山区，年平均气温15.6℃以下，≥积温5250℃以下。全年平均气温为17.2℃。年降雨量4.9372亿立方米，年地下水量0.58246亿立方米。地下水深155毫米，出水量0.08立方米/秒的茂兰温泉是茂兰得天独厚的自然资源。