Bayat İlçesi 41 derece Kuzey Paralellerinin Güneyinde, 34 derece Doğu Meridyeninin Doğusunda; Orta Karadeniz Bölgesi ile İç Anadolu Bölgesinin kesim noktasında, Köroğlu Dağlarının doğuya uzantısı ile İç Anadolu’nun Orta Kızılırmak bölümünde yer alır.
Bayat ilçesine Doğuda İskilip ve Uğurludağ, Güneyde Sungurlu Batıda Çankırı Merkez İlçe ve Yapraklı, Kuzeyde Kastamonu Tosya İlçesi komşudur. Yüzölçümü 827 Km2’dir. İlçe Merkezinde rakım 625 m’dir. İlçenin Kuzeyinde rakım 1400 m Karatepe, Öbek Tepesinde 2013 m yi bulur. İlçe Merkezinin Güney Batısında yer alan Asma Tepesinde yükseklik 1270 m olup Güneye doğru gittikçe rakım 500 m ye kadar düşer. Bu nedenle Bayat Kuzeyi dağlık güneyi küme halinde tepelerin ve kısmen ovaların yer aldığı kırık,dalgalı,engebeli bir arazi yapısına sahiptir.
İlçemizde en önemli akarsu Karatepe ve Öbek Tepesinden çıkan kar sularıyla beslenen (Kunduzlu,Yoncalı,Körkendi çaylarının birleşmesi ile oluşan) kuzeyden güneye doğru 45 km lik bir vadi oluşturan ve Kızılırmak’a dökülen Bayat Çayıdır. İlkbahar ve sonbahar yağışları ile zaman zaman sel taşkınlıklarına yol açan Bayat Çayı yaz aylarında adeta kuru bir görünüm alır.
Ormanlık Alan : 17295 Ha.
Ormansız Alan : 54732 Ha.
Normal Koru : 1207 Ha.
Bozuk Koru : 3278 Ha.
Çok Bozuk Koru : 5848 Ha.
Normal Baltalık : 1199 Ha.
Bozuk Baltalık : 5762 Ha.
Ormanlarımızda bulunan karaçam, sarıçam, göknar ağaçlarından kereste ve yakacak, meşe ağacından ise yakacak odun üretilmektedir. Ormanlarımızdan 2007 yılı içerisinde 833 m3 ve 518 ster yakacak odun elde edilmiştir. 2007 yılında gerçekleşen silvi kültür rehabilitasyonu 210 ha, koruya tahvil 54,5 ha’dır.
İlçemizde karasal iklim hüküm sürmektedir. Bu nedenle yazlar sıcak ve kurak kışlar soğuk ve kar yağışlı geçer.Yağışlar düzenli değildir. En çok yağışlar ilkbahar mevsiminde kısmen de olsa sonbaharda görülür. İlçenin dağlık kesimi genelde çam ve meşe ormanları ile kaplıdır. Buna rağmen çıplak alanlara da rastlanmaktadır. Ovalık kesiminde ise bozkırlar yer alır.