碾子山区地处大兴安岭东麓余脉,位于齐齐哈尔西北部,距中心城区直线距离约90千米,铁路距离113千米。东、南、西与龙江县毗邻,东北与甘南县接壤,西北与内蒙的扎兰屯市相连。区境南北长,东西窄,中心部位稍有突出,是不规则的菱形状。