牡丹江市位于黑龙江省的东南部，地处中、俄、朝合围的“金三角”腹地，北邻哈尔滨市的依兰县和七台河市的勃利县，西邻哈尔滨市的五常市、尚志市、方正县，南邻吉林省的汪清县、敦化市，东邻鸡西市、鸡东县，并与俄罗斯接壤。

市区中部是牡丹江河谷盆地，整个地区凸现山势并且连绵起伏，亦纵横河流，被称为“九分山水一分田”。

地形则是以山地，丘陵为主，呈现出中山、低山、丘陵、河谷盆地四种地质形态。

全市平均海拔高度230米，牡丹江地区的海拔最高处位于张广才岭的白突山，其海拔高度为1686.9米；而海拔最低地区则是位于绥芬河市与俄罗斯的边境地区，为86.5米。

牡丹江市东南濒临日本海，相距1000km。

受海陆巨大热力差异的影响，形成海洋（半湿润型）中温带季风气候特征。

夏季，风从海洋吹向陆地，暖热多雨。

冬季，风从大陆吹向海洋，寒冷干燥。

牡丹江地处盆地，四面环山，四季分明。

西部山脉阻挡沙尘暴的入侵，使得牡丹江地区免受沙尘天气。

牡丹江市，因黑龙江省松花江上最大支流之一的牡丹江横跨市区因而得名。

牡丹江市已开发利用的主要风景名胜古迹及人文景点有火山口国家森林公园、牡丹峰国家森林公园和牡国家自然保护区、雪乡滑雪场、牡丹峰滑雪场、八女投江纪念群雕、横道河子东北虎林园及冬季在牡丹江江面上建设的雪堡等。