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古山子镇地处朝阳县的最北部，东与北票市[[龙潭镇]]、哈尔脑乡为邻，南与龙城区[[召都巴镇]]接壤，西与[[大庙镇]]山水相连，北与内蒙古自治区敖汉旗四家子镇以分水岭为界， 区域总面积225.71平方千米。

古山子镇境内有两条时令河，古山子川由北向南分别从关杖子经马杖子、高杖子，北经二道营子在古山子中学南汇合后经铮子炉、赵家洼子后进入龙城区召都巴镇界内；东五家川由北向南分别从刘于、头三道在东五家境内汇合后经炮手、红石、娘娘庙后进入龙城区召都巴镇界内；境内河流总长度为30千米。