Doğu Anadolu Bölgesinin Kuzeydoğusunda. Erzurum İl’inin kuzeydoğusunda, 185 Km uzaklıkta. 42-43 derece doğu boylamı, 40-41 derece kuzey boylamları arasında yer alır. Allahuekber dağlarının batı eteklerinde kurulmuştur.

İlçe merkezinin rakımı 1850 m dir. İlçe merkezinin toplam yüzölçümü 46.3 Km2 dir. İlçemizin Komşuları Dogusunda Selim, Batısında Oltu, Güneyinde Sarıkamış Güneybatısında Narman, Kuzeyinde Olur, Kuzey doğusunda Göle İlçeleri ile çevrilidir. Erzurum platosunun yüksek rakımlı, engebeli ve kırık arazi karakterine sahip Şenkaya İlçesinin yüzölçümünün büyük bölümü dağlar ve yüksek rakımlı yaylalar kaplar. Geniş ova ve düzlükleri yoktur.

Dağları: Doğusunda Allahuekber dağları (3120 m),Güneyinde Soğanlı dağları(2850 m),Batısında Kırdağ (2823 m)Kuzeyinde Erdavut - Ziyaret(2438 m) dağları yer alır.

Ovalar: İlçemizin önemli bir ovası bulunmamaktadır. Sadece Penek, Paşalı ve Kömürlü düzlükleri mevcuttur.

Akarsular: İlçemizin önemli akarsuları Bardız, Akşar ve Yeşilkaya çayırlarıdır. Bardız çayı Soğanlı dağından, Akşar ve Yeşilkaya çayları ise Allahu Ekber dağından kaynaklanır. Taht köyü çevresinde birleşen dereler Penek çayı adı altında Penek ve Paşalı düzlüklerini mütekiben batı yönünde akar, Oltu çayı ile birleşir ve su kavuşumunda (Yusufeli civarı) Çoruh nehrine kavuşur.

Bölgenin İklimleri : Bölgemiz karasal iklim ile Doğu Karadeniz ikliminin tesiri altındadır. Yaz ayları rakımı yüksek yaylalarda serin, vadi ve düzlüklerde ise sıcak geçmektedir. En yüksek sıcaklığa AĞUSTOS ayında(34.o),en düşük sıcaklığa ise OCAK ayında (-28.o) erişilir Ortalama nispi nem %63.o dür. Yıllık ortalama yağış miktarı 46.05.kg/m3 dür.

Arazi Dağılımı: Bölgemizin doğu kesimleri Sarıcam ormanları ile kaplıdır. 2000-2500 rakımlı yaylalar, dağların etekleri ve orman boşluklarında verimli tabii çayır ve meralar mevcuttur. İlçe toplam arazisinin büyük bir kısmını mera ve yaylalar teşkil eder.

Tabii Çayır : 9755 HK

Meyvelik : 114 HK

Mera - Yayla : 64561HK

Ormanlık : 39342HK

Sulu Arazi : 3565HK

Kuru Arazi : 14600 HK

Tarım Dışı Arazi : 14372 HK

TOPLAM :146.309 Hk.

İKLİMİ

Bölgemiz karasal iklim ile Doğu Karadeniz ikliminin tesiri altındadır. Yaz ayları rakımı yüksek yaylalarda serin, vadi ve düzlüklerde ise sıcak geçmektedir. En yüksek sıcaklığa AĞUSTOS ayında(34.o),en düşük sıcaklığa ise OCAK ayında (-28.o) erişilir Ortalama nispi nem %63.o dür. Yıllık ortalama yağış miktarı 46.05.kg/m3 dür.