碾子山区地处大兴安岭东麓余脉，地理坐标为北纬47°29′—47°41′，东经122°53′—123°05′。距中心城区铁路距离113千米，公路距离110千米。与中心城区中间隔着龙江县，东、南、西三面与龙江县毗邻，东北与甘南县接壤，西北与内蒙古扎兰屯市相连，与中心城区中间隔着龙江县，市齐齐哈尔市的一块“飞地”，也是黑龙江省的西部门户之镇。  碾子山区1897年形成聚落，因山（碾子山）得名。1913年始入龙江县地图；1946年解放，建立龙江县碾子山区人民政府；1952年改区为镇；1958年建立县级华安人民公社，隶属嫩江专区；1960年划归齐齐哈尔市管辖，成立齐齐哈尔市华安区人民委员会，始称齐齐哈尔市华安区；1983年改称齐齐哈尔市碾子山区。

碾子山区地质构造和地质发展历史与大兴安岭相同。其山体岩石以华力西期的花岗岩为主，并夹杂有燕山期的花岗斑岩。碾子山区呈低山丘陵地貌，域内低山丘陵连绵不断，既有被誉为鹤城第一峰的低山大黑山，又有170余个丘陵。域内有两条河流：一条是雅鲁河，为自然河，由西北向东南流经丰荣、前进、春光3个村，域内流程约35千米；另一条是由西向东流经城区的七一运河，为人工河，碾子山段干流10千米。在齐齐哈尔市所属7个辖区中碾子山区是唯一的一个依山傍水的区。　碾子山区是大兴安岭的一部分，因此其地质构造和地质发展历史，与大兴安岭相同。其山体岩石以华力西期的花岗岩为主，并夹杂有燕山期的花岗斑岩。巨大的花岗岩体，成为齐齐哈尔市区重要的石材生产基地。碾子山区系大兴安岭余脉，属低山丘陵地貌，域内低山丘陵连绵不断，既有被誉为鹤城第一峰的大黑山（低山）和170余个丘陵，又有嫩江最大的支流雅鲁河，是齐齐哈尔市7个市辖区中唯一一个依山傍水的区。