大兴安岭林区东邻小兴安岭，南沿松嫩平原，西与呼伦贝尔草原相连，北至滔滔的黑龙江。东西宽200300公里，南北长达600多公里，面积约13万平方公里。大兴安岭的地势北高南低、东陡西缓，东西向有伊勒呼里山横责其中。山的东南为多布库尔河、甘河、诺敏河（都为嫩江支流）等流域。这些地区山地开阔，河谷牧草丰美、土地肥沃。山的北部为黑龙江支流呼玛河等流域，海拔较高。
大兴安岭林区属大兴安岭山脉的北段，海拔一般为1000~4000米。山体大部分由火成岩构成，受流水长期侵蚀，山顶浑圆，但也有陡峭的山峰。有些山地自山底到山顶，只有稀疏的矮草，岩石裸露，坡陡难登。这在伊勒呼里山以南的河谷地带，较为常见。即使是在伊勒呼里山的北部，也可见到陡峭的山坡上石峰悬立。大兴安岭林区属寒温带大陆性季风气候，冬季漫长，夏季短促。全年平均温度在摄氏零下2度左右。1976年阿木尔、图强等地曾出现摄氏零下55度的极端最低温。年平均降水量450~500毫米，但却过分集中于6~8月。如1978年伊勒呼里山北部呼玛县6~9月雨量即达300多毫米，占全年降水量的60~70%。
大兴安岭林区冬季黑夜特别长，夏季却几乎全是白天。例如，夏季早晨1点30分左右太阳就升起于林海之上，到了晚上8点30分左右才落下，日照达19个小时（一般也可达17小时以上）。而到冬季时，早晨7点30分太阳刚露面，到下午3点多即已落下，黑夜达14个小时。因此，这里全年日照时间的44%都集中在5~8月间。大兴安岭林区到处可见参天笔直的落叶松，在伊勒呼里山的南北坡更为突出。不少山岭上，几乎形成了落叶松纯林，密密麻麻，人都难以通过。人们把小兴安岭称为“红松的故乡”，那么，这里可称得上是“落叶松的故乡”了。
落叶松属落叶乔木，它的适应性很强，在山地的灰棕壞土、黃砂土上都可生长。对于干旱和贫瘠的地方以及沼泽湿地都能适应。落叶松是速生树种，20年就长大成林，60年后即可成锯材。落叶松在林区生长很广，以兴安落叶松为主的地带约占总林地面积的86.1%，它占大兴安岭森林蓄积量的67.5%。这里的落叶松生长密集，树干并不太粗，但高度却可超过20多米。其木材质硬耐磨，可供建筑、电柱、矿柱、枕木、桥梁、造纸等用，树皮还可提取烤胶。
大兴安岭林区除了以兴安落叶松为主的针叶林外，还有少量的白桦阔叶林、以及以柞、桦、杨、落叶松等为主的针阔叶混交林。落叶松的故乡，不仅盛产木材，还有许多珍贵的野生动物。如马鹿、黑熊、猞猁、灰鼠、水獭、飞龙鸟榛鸡等。南部柞林中还有猴头蘑、木耳、黄花等野生植物，是人们珍贵的食品。这里草原辽阔，是发展畜牧业的天然牧场。林区山地还蕴藏有丰富的矿产，如金、铜、铁、铅、煤、玛瑙等。
今日的大兴安岭林区，风景优美，夏季气候凉爽，加格达奇等新兴城市也不断涌现。这些“森林城市”，环境很好。如果在大兴安岭林区能建设一些疗养院，这里将成为一处很理想的避暑胜地。
