薛家湾镇地处中温带大陆性气候区，拥有丰富的光照资源，四季分明。其高岭土矿的气候特点表现为冬季严寒漫长，夏季短暂酷热，春秋季节温差显著。降水量相对较少，主要集中在夏季和秋季，年日照时数超过3000小时。平均气温在6.2℃到8.7℃之间，1月平均气温在-12.9℃到-10.8℃，极端最低气温可达-32.8℃，而7月的平均气温则在25℃至29℃，极端高温可升至39℃；无霜期大约145天，年降水量约为400毫米左右。这里的风向受季风影响，夏季多偏南或偏东风，秋冬季则以西北风为主，不定向风亦常见。风沙活动频繁，风沙日数在35至60天之间，最大可达89天，大风日数通常超过半个月。
薛家湾镇的地貌以沟谷发育为主，沟纹密布，河网密度为0.25公里每平方公里。黄河穿越北部、东部及东南部，全长约197公里，这里的地表径流均属于黄河水系。大部分河流为季节性河流，主要依赖大气降水补给，只有呼斯太河常年有稳定的水源。
薛家湾镇始建于1990年8月，2005年8月由原窑沟乡、哈岱高勒乡、海子塔镇、薛家湾镇的全部和原长滩乡、东孔 兑镇的六个村组成新的薛家湾镇。总面积1365平方千米，13.5万人，辖36个行政村、12个居委会，322个合作社。
