绥化市位于黑龙江省中南部、松嫩平原的呼兰河流域。东西宽305公里，南北长308公里，其地域轮廊犹如在松花江、嫩江汇合的江段上跃向小兴安岭西麓的一条鲤鱼，其头朝东北，尾在西南，斜卧在塞北的松嫩平原上。具体地理位置是东经124°13′至128°30'，北纬45°3′至48°02'。北部由东向西依次与逊克县、北安市、拜泉县、依安县接壤；西部由北向南依次与林甸县、大庆市毗邻；南部由西向东依次与肇州县、肇源县、双城市相连；东部和东南部由北向南依次与伊春市、铁力市、通河县、木兰县、巴彦县、哈尔滨市呼兰区和哈尔滨市交界。
绥化市总面积34 964.2平方公里。
绥化市的地势东北高，西南低，即由低丘陵、高平原过渡为河谷平原。全市地貌按其形态特征可分为低山丘陵、岗丘状高平原、岗阜状高平原、微倾斜高平原、一级阶地、高漫滩和低漫滩。
绥化市属中温带大陆性季风气候，四季分明，雨热同期。冬季冰雪覆盖。夏季降雨集中，气候温热湿润。春、秋两季气候宜人。全市年平均气温在1.3℃—4.0℃之间，≥10℃积温2 400℃—2 700℃，无霜期120—140天，日照时数2 600—2 900小时。全市平均降水量483毫米，东北部年降水量在550毫米左右，西南部年降水量在400毫米左右，7—8月份降水量约占全年降水量的60%左右。