Mapa físico de Heilongjiang
Heilongjiang está ubicada al norte de la región Noreste del país, limitando al norte con el río Amur que la separa de Rusia, al este con el río Ussuri y el lago Janka, que igualmente la separan de Rusia, al sur con Jilin y al oeste con Mongolia Interior. Con 452 645 km² es la séptima división más extensa por detrás de Sinkiang, Tíbet, Mongolia Interior, Qinghai, Sichuan y Gansu y con 80 hab/km², la sexta menos densamente poblada, por delante de Gansu, Mongolia Interior, Sinkiang, Qinghai y Tíbet, la menos densamente poblada.