黑龙江绰纳河国家级自然保护区与大兴安岭东缘,与小兴安岭温带针阔混交林相邻。北邻韩家园林业局兴隆林场,南东靠古龙干林场,西南与嘎拉河林场毗连,西邻原韩家园林业局绰纳河林场部分施业区。地理坐标为北纬51°44′24″~51°19′00″,东经125°41′03″~126°18′12″。
绰纳河自然保护区属低山丘陵地貌,以丘陵地貌为主,地形起伏不大,地势由西向东缓缓倾斜,坡度较小,以平缓坡为主。本区最高海拔为605米,最低海拔为238米,平均海拔为421米。
绰纳河自然保护区地质特点是在母岩中火成岩广泛分布,区内主要分布花岗岩,其次为玄武岩和安山岩,沉积岩和变质岩在局部地区零星分布。
绰纳河自然保护区地处寒温带,气候属寒温带大陆性季风气候,冬季受西伯利亚寒流的影响,异常寒冷,但受沿黑龙江而上的温暖气团影响,比大兴安岭北和西部地区温暖而湿润。
绰纳河流域历年平均降水量为478毫米左右。降水季节分配不均,多集中在7-8月份,其降水量约占全年降水量的一半。
保护区内主要河流有绰纳河,发源于伊勒呼里山北坡,由西向东注入呼玛河,境内流长约25千米。清水河是绰纳河主要支流,流长约18千米,由西北往东南流入绰纳河。空碾子河和东吾罗河是绰纳河的两条支流,空碾子河流长约13千米,东吾罗河,流长约16千米,均由西南往东北注入绰纳河。
绰纳河的另一条河流是古龙干河,主河在保护区流长48千米,大小支流十余条。这些支流受降雨量影响较大,在7-8月份降水量大的季节雨量集中,因而水流大;雨量疏缓水流小,甚至有的干涸,河槽明显,形成大面积的湿地景观。