全省地势大致西北略高，东南较低，东部为著名的三江平原。主要山脉有大兴安岭、小兴安岭、张广才岭、老爷岭和完达山。黑龙江、松花江、乌苏里江、绥芬河为省内主要河流。 黑龙江属温带一寒温带大陆性季风气候。多数地区冬长夏短，西北局部地区长冬无夏。年均气温一6～4℃ ；全年降水量500～600毫米。省内矿藏丰富，石油、煤炭、黄金储量很大。林业资源位居全国之首。
黑龙江工业以石油、煤炭、机械、木材、食品、制糖和纺织等部门为主，大庆为我国最为重要的石油工业基地，哈尔滨和齐齐哈尔的机械制造、佳木斯的轻纺、伊春的木材加工工业均较著名。本省农业以粮食生产为主，大豆、甜菜产量居全国首位，粮食作物有玉米、小麦、谷子、高粱等。
全省交通较为发达。铁路运输为省内交通骨干，以哈尔滨为中心，通达全省2／3以上市、县，分别为京哈、滨洲、哈佳、滨绥、平齐等线。铁路总长度位居全国各省区之首。公路四通八达，哈尔滨至大庆高速公路已建成通车，哈牡高速公路已开工修建。本省水运条件优越，松花江、黑龙江等河流均可通航，是我国北方航道最长的省份。航空运输以哈尔滨为中心。
本省地处我国最北部，冬季冰雪景观壮丽，哈尔滨素有“冰城”之称，漠河附近有我国著名的“北极村”。省内古火山遗址较多，五大连池和镜泊湖均为火山熔岩堰塞湖。黑龙江名土特产以“东北三宝”人参、貂皮、鹿茸最为驰名。此外，猴头蘑、松茸等山珍,大马哈鱼等水产也十分珍贵。哈尔滨玉雕、牡丹江牛角画为特有工艺品。