Улуг-Хемский кожуун образован в 1923 году, расположен в центральной части республики. Северная граница кожууна проходит по Куртушибинскому хребту, являющемуся южной границей Красноярского края и по Уюкскому хребту, являющемуся южной границей Пий - Хемского кожууна. На юге Улуг - Хемский кожуун граничит с Овюрским и Тес - Хемским кожуунами. Граница между Улуг-Хемским и Овюрским кожуунами проходит по хребту Западный Тану-Ола. Тес-Хемским - Восточный Тану-Ола. На севере-востоке Улуг-Хемский кожуун граничит с Кызылским кожууном, на юго–востоке с Чеди-Хольским, на юго-западе с Дзун-Хемчикским, на западе и северо-западе с Чаа-Хольским кожууном.
Общая площадь Улуг-Хемского кожууна составляет 5335,4 кв.километров. Численность населения составляет 19451 человек, плотность населения 3,6 чел на кв.км. В ведении кожуунной администрации находятся городское и 9 сельских поселений с 23 населенными пунктами. Административным центром кожууна является г. Шагонар. Город Шагонар расположен в 115 км от республиканского центра г. Кызыла.
Рельеф территориально-административного образования в основном среднегорный и низкогорный. Широкие межгорные долины являются основными землями, которые используются для орошаемого земледелья с посевом злаковых и овощных сельскохозяйственных культур. Высота над уровнем моря достигает 2927 м. Климат резко-континентальный. Среднегодовая температура воздуха - 15 С, абсолютный минимум -43 С, абсолютный максимум +34,4 С, годовое количество осадков 219 мм, высота снежного покрова 25 см, период активной вегетации 125 дней, сумма активных температур 2589 С.
Зимний период длится около 180 дней. Котловинный характер рельефа района при общем преобладании зимой антициклонального режима способствует скоплению холодного воздуха в котловине и дополнительному его выхолаживанию. Снежный покров лежит с середины ноября до начала апреля. Период с устойчивым снежным покровом не превышает 150 дней при максимальной толщине покрова 200 мм, что позволяет осуществлять зимний выпас скота. Характерны холодная, малоснежная зима, малое количество осадков и большая амплитуда абсолютных и средних суточных температур. Самый ветреный период наблюдается весной, скорость ветра нередко достигает 20-26 метров в секунду. В среднем за год число дней с пыльной бурей составляет 15-17, а с метелью - 5 – 7 дней. Период с температурой выше нуля градусов длится 180 дней.
Жаркое и сухое лето наступает в конце мая и длится 85 дней. Средняя температура июля +18 градусов, максимальная +38 градусов. Заморозков в течение лета не наблюдается. Весенние заморозки обычно заканчиваются в конце второй декады мая, но в отдельные годы они наблюдаются и в начале июня. Осенние заморозки начинаются в третьей декаде сентября, в отдельные годы в конце августа. Продолжительность теплого (температура выше +10 градусов) периода около 125 дней. В целом, климатические условия данного района отличается суровостью.
Гидрография представлена рекой Верхний Енисей (Улуг-Хем) и его притоками: Эжим, Барык, Эйлиг-Хем, Торгалыг, Шагонар,Саяно-Шушенским водохранилищем и небольшими запасами минеральных вод. Режим рек определяется континентальностью климата и горным характером рельефа. Основную массу воды (около 70-80 % годового стока) реки получают за счет весенне-летнего таяния снежного покрова в среднегорном поясе (весенне-летнее половодье), а также за счет таяния мерзлоты и летних осадков, вызывающих в отдельные годы паводки. Ресурсы минеральных вод освоены слабо.
Полезные ископаемые: уголь, железо, барит, флюорит, стронций, редкие земли, гравий и песчано-гравийная смесь для производства бетона(м.Шагонарское, Ийи-Тал), песок, глина и суглинки для производства кирпича(м.Торгалыг, Чодураа, Хайыракан), песок для строительных растворов, известняки для производства извести и цемента (м.Хайыракан). На территории кожууна из разведанных месторождений полезных ископаемых, вовлечено в хозяйственный оборот только Хайырканское месторождение известняка.
Основой экономики кожууна является сельское хозяйство, ведущую роль в котором занимает животноводство. Отрасль животноводства, в свою очередь специализировано на овцеводстве и козоводстве (совхоз Эйлиг-Хем) с развитым скотоводством. Растениеводство специализировано на производстве зерна, кормов, картофеля и овощей.
Основными производителями сельхозпродукции являются сельскохозяйственные кооперативы. Промышленность кожууна представлена предприятиями ГУП «Улуг-Хемтеплоэнерго», МУП «Универсал», Шагонарский лесхоз и подсобными производствами предприятий.
Кожуун имеет развитую транспортную сеть, связывающую все населенные пункты с кожууным центром. Кроме того, в кожууне расположен крупный лесхоз, метеостанция, типография местной газеты. Социальная сфера представлена домом культуры, Центальной кожуунной больницей, школами, гимназией, детской спортивной школой и школой искусств и дошкольными учреждениями.
Кроме того, кожуун очень удален от крупных экономических районов, железнодорожных узлов и промышленных центров России. Расстояние от районного центра до ближайших железнодорожных станций – соответственно: 541 км (Абаза) и 548 км (Абакан).