黑龙江是一条国际性的河流，它流经中国、俄罗斯、蒙古三国。黑龙江流经的地区，植被良好，两岸为黑色土壤，江水显出黝黑的色泽，其流路蜿蜒如游龙，故而得名黑龙江。
黑龙江源头有两支，北源为发源于蒙古肯特山脉东麓的石勒喀河（上源为鄂嫩河）。南源为发源于中国大兴安岭西坡的海拉尔河，往下为额尔纳河。额尔纳河其上源本来还有一条发源于蒙古境内的克鲁伦河，其下游流进呼伦湖，再流向额尔古纳河。呼伦湖的出口被泥沙淤塞后，便与额尔纳河分离了，这样克鲁伦河也变成了内流河。石勒喀河与额尔古纳河在内蒙古自治区东北的恩和哈达附近汇合，以下便正式称为黑龙江。
黑龙江从西向东流经中国和俄罗斯边境，从南北源汇合点起，到俄罗斯哈巴罗夫斯克（伯力）黑龙江与乌苏里江汇合点止，为两国界河。从南北源汇合点至黑河市称为黑龙江上游，黑河市到乌苏里江称为中游，乌苏里江口以下为下游，往北流入俄罗斯境内注入鄂霍次克海的鞑靼海峡。
以海拉尔河为源，黑龙江全长4370千米，其中海拉尔河长622千米，额尔古纳河长898千米，黑龙江上游长900千米，中游长1000千米，下游长950千米。流域面积184.3平方千米。
黑龙江南北二源汇合后，江水在狭窄的山谷中流动，两岸遍布森林，河道蜿蜒曲折，右岸多险峻悬崖，逼临河岸，左岸则比较平缓。在漠河镇附近，河窄滩多，水流湍急。至额木尔河汇合后，两岸虽然仍属山区，但河道已较宽阔。再往下流，有些地段形成网状水道，河中间有不少长满植物的小岛。
左岸俄罗斯的结雅河汇入后，河道宽度和水量差不多增加了一倍，河流两旁形成一连串的阶地，河道中出现许多岛屿群。
布列亚河口以下，水流穿过小兴安岭，河谷变窄，河水在高而陡的河岸夹峙下急速流动，河底岩礁众多，涡流现象甚为显著。出山后，逐渐进入平原地区，两岸低矮平缓，河床宽展，水流变缓，河里出现许多岛屿状沙洲。及至松花江汇入后，河道进一步展宽。
黑龙江流域接近号称“世界寒极”的西伯利亚，是我国最寒冷的一个地区。每年10月初开始降雪，一般在10月下旬江中就出现流冰，然后冰块逐渐加大加厚，约半个月全河封冻，江水在冰层下缓慢流动，河面、地面连成一片，马拉爬犁（雪橇）可以随处疾驰。在严寒的时候，江中可以行驶汽车。每年冰封期长达6个月，至次年四五月间才解冻开河。由于黑龙江下游流向偏北，愈往下游愈冷，早封冻、晚开冻，所以每年也像黄河一样出现冰汛。
美丽的黑龙江本来是我国内河。19世纪中期，沙俄政府以武力迫使腐败的清政府先后签订了《中俄瑷珲条约》和《中俄北京条约》，强行占领黑龙江以北、外兴安岭以南和乌苏里江以东的100多平方千米的我国领土，从此以后黑龙江及其支流乌苏里江才成为中俄两国的界河。
黑龙江在南侧中国境内重要的支流有呼玛河、松花江、乌苏里江等。在北侧俄罗斯境内有结雅河、布列亚河等。