Является закрытым административно-территориальным образованием[3][4], образует муниципальное образование ЗАТО Первомайский со статусом городского округа как единственный населённый пункт в его составе[5].
В ЗАТО Первомайском базируется 8-я ракетная Мелитопольская Краснознамённая дивизия (войсковая часть (В/Ч) № 44200) — соединение в составе 31-й Оренбургской ракетной армии Ракетных войск стратегического назначения.
Расположен на берегу реки Юрьи, противоположном от посёлка городского типа Юрья, в 70 км к северу от города Кирова.
ЗАТО Первомайский является отдельным муниципальным образованием в составе Кировской области и не входит в состав других районов. На данный момент площадь территории муниципального образования ограничена 6,11[1] км². Географически Первомайский расположен фактически внутри (в окружении) территории Юрьянского района. В ЗАТО входят земли, находящиеся в собственности администрации ЗАТО Первомайский. Также к ЗАТО относятся земли министерства обороны с военными объектами: части смежных земель Юрьянского, Мурашинского и Слободского районов Кировской области, а также Прилузского района Республики Коми: в площадь муниципального образования они не входят[1].
Находится в зоне умеренного континентального климата. Средняя температура января от −14 до −16 °C, июля — 17—19 °C. Среднее годовое количество осадков — 550—600 мм.
Возникновение ЗАТО связано с началом строительства на территории Юрьянского, Мурашинского и Слободского районов Кировской области военных объектов в конце 1959 года по решению Правительства СССР[18].