Город республиканского значения[3][4] (с 1980 года), образует городской округ город Северобайкальск как единственный населённый пункт в его составе[5][6]. Население — 24 431[2] чел. (2023).
Возник в 1970-х годах как рабочий посёлок Северобайкальск по расположению на северной оконечности Байкала. С 1980 года — город с тем же названием[7].
Расположен на северном берегу Байкала, в 440 км от Улан-Удэ и в 500 км от Иркутска (по прямой), на левобережье устья реки Тыи, на Байкало-Амурской магистрали, в 24 км к юго-западу от центра Северо-Байкальского района — посёлка Нижнеангарска. В городе — крупная станция Северобайкальск Восточно-Сибирской железной дороги.
Северобайкальск находится на одной параллели с Москвой (55° 37’ с. ш.). Климат резко континентальный, однако благодаря близости Байкала гораздо более мягкий, нежели на удалении. Характеризуется преобладанием солнечной маловетренной погоды и низкой относительной влажности воздуха. Район Байкала в Республике Бурятия отличается большой суммарной продолжительностью солнечного сияния, она доходит до 2524 часов, что больше, чем на черноморских курортах, и является вторым из самых высоких для субъектов России, выше только в Забайкальском крае (на юге до 2797 часов). В году без солнца не более 37 дней, преимущественно в летнее время и в начале осени. Средняя температура зимой −20…-25 °С, летом +20…+25 °С. Зимой столбик термометра может опускаться до −42 °С, но бывает такое довольно редко и продолжается недолго, к тому же отсутствие ветра, яркое солнце и сухость воздуха позволяет легко переносить холод при соответствующей одежде, в отличие от влажного климата европейской части России, где мороз ощущается намного сильнее. Переходные сезоны короткие и быстротечные. Летом может устанавливаться жара до +32 °С, но она смягчается свежим бризом с Байкала. Среднее атмосферное давление на уровне 720 мм рт. ст.
Северобайкальск, как и вся Бурятия, а также Иркутская область, находится в часовой зоне, обозначаемой по международному стандарту как Irkutsk Time Zone (IRKT). Смещение относительно Всемирного координированного времени UTC составляет +8:00. Относительно московского времени часовой пояс имеет постоянное смещение +5 часов и обозначается в России как: MSK+5.
История Северобайкальска тесно связана с Байкало-Амурской магистралью — город основан как одна из основных точек железнодорожного проекта. Было принято решение построить новый город в 20 км к юго-западу от Нижнеангарска, что позволило развивать его в будущем. Первоначально рассчитывали увеличить население до 140 000 человек.