黑龙江总长度，自海拉尔河源起4440公里（一说4370公里），以克鲁伦河为源头计算约5498公里，中俄界河长3000公里，俄罗斯境内长1400多公里，流域面积185.6万平方公里。流域总面积超过长江，是东亚流域面积最广的河流！
其中中国境内流域面积89.1万平方公里。干流（自漠河县西北部的洛古河村石勒喀河河口起）全长2821公里。是中国四大河流(包括黑龙江、黄河、长江、珠江）之一、世界十大河之一。
黑龙江原为中国内河，仅次于长江、黄河，为第三大河流。清代康熙皇帝指派内阁大学士索额图赴沙俄谈判时，明确指出黑龙江为清朝内河，流入黑龙江的所有河流包括一沙一石均属于中国，没有谈判的余地！
黑龙江流域广阔，流域包括中国、俄罗斯、蒙古、朝鲜四国，15 个一级行政区，河源地区是蒙古草原地带，中下游大部位于大小兴安岭林区的低山和平原地带。流经内水力资源丰富，航运条件较好。
习惯上将黑龙江分成上、中、下游3段。从黑龙江南北源汇合点起，到俄罗斯哈巴罗夫斯克（伯力）的黑龙江与乌苏里江汇合点止，为中、俄界江。自洛古河村至黑河市为上游，长900千米；黑河 市至乌苏里江口为中游 ，长950千米；乌苏里江口以下为下游，长970千米。
其上游流经茂密的落叶松林覆盖的大兴安岭余脉与阿马札尔岭松树遮蔽的山坡之间的山谷。在西伯利亚阿尔巴济诺附近，山岭分开，河流进入开阔的高原地区。
中游流入结雅河-布列亚河盆地。河谷左坡与平原融为一体，令人难以觉察，而右坡与小兴安岭毗连。它进而沿著一条峡谷似的狭窄通道穿越小兴安岭，深度和速度遽增。
其下游在低矮的、河水漫溢的两岸间奔流，进入一片浩茫的沼泽，水道将地面切割开来，上面点缀著湖泊和水塘；河床多分支，水道变得很宽。
在西伯利亚列宁斯科耶附近，黑龙江最大的支流松花江将其黄色的、充满泥沙的流水泻入，在哈巴罗夫斯克附近，乌苏里江与之合流。河床成了一个支流、港汊、旧河床、岛屿、沙洲和岬角的迷宫。在哈巴罗夫斯克，黑龙江距日本海海岸仅370公里，但其在被锡霍特山脉改变流向後，北流966公里才注入海中。
黑龙江流域水量丰富。流域年径流量3465亿立方米。降水季节分配不均，每年4～10月暖季降水量占全年的90%～93%，其中6～8月就占60%～70%。11月份进入冬半年枯水期，冬半年降水均以雪的形式降落。地表积雪厚度一般在20～50厘米，待春季气温回升，积雪才能融化补给河流，河水上涨形成春汛。这样，河流径流量的季节分配是：春季占10%～27%，夏季占50%，秋季20%～30%，冬季4%以下。干流径流量的年际变化也较大，丰水年的径流量约为枯水年径流量的3.5～4.0倍。
水力资源理论蕴藏量1153万千瓦，其中松花江660万千瓦，干流304万千瓦。可能开发水力资源装机500千瓦以上的电站312座，装机容量为1096万千瓦，年发电量343亿千瓦小时。江宽水深，干流自漠河以下和兴凯湖以下的乌苏里江均可以通行轮船。冰期长达6个月。流域内森林以及金、煤等矿产资源丰富，产鱼类，尤以大马哈鱼和鳇鱼最为著名。
河流主要靠夏秋降落的季风雨补给。雨水很快流入河中，形成5～10月的洪涝期。其平均流量约为10900立方米/秒。
冬季在哈巴罗夫斯克附近，流量降低为148～199立方米/秒；1897年所记录到的最高流量超过39,200立方米/秒，2013年黑龙江省同江段洪峰流量达43000立方米/秒。
10月下半月黑龙江开始结冰，上游在11月初封冻，下游在11月下半月封冻。河流下游在4月底解冻，上游在5月初解冻。冰塞常在河流急湾处发生，暂时抬高水位多达15米。河流1年约带来2000万吨沉淀物。
