黑龙江省位于中国东北部，是中国纬度最高的省份。它西起121°11′，东至135°05′，南起43°26′，北至53°33′，东西跨14个经度，南北跨10个纬度。北部和东部与俄罗斯隔江相望，边境线长2981.26千米，是亚洲与太平洋地区陆路通往俄罗斯远东地区和欧洲大陆的重要通道。西部与南部分别与内蒙古自治区和吉林省相邻，东部近日本海。
黑龙江省的地貌特征为五山一水一草三分田，地势大致是西北、北部和东南部高，东北、西南部低，主要由山地、台地、平原和水面构成。西北部为东北—西南走向的大兴安岭山地，北部为西北—东南走向的小兴安岭山地，东南部为东北—西南走向的张广才岭、老爷岭、完达山脉。