Vùng Khabarovsk có ranh giới với tỉnh Magadan ở phía bắc, với Cộng hòa Sakha và tỉnh Amur ở phía tây, với tỉnh tự trị Do Thái, tỉnh Hắc Long Giang của Trung Quốc, và vùng Primorsky ở phía nam, phía đông vùng Khabarovsk là biển Okhotsk. Diện tích của vùng Khabarovsk xếp thứ 4 trong số các chủ thể liên bang của Nga. Taiga và lãnh nguyên nằm ở phía bắc, rừng lầy ở vùng lõm miền trung, và rừng rụng lá ở phía nam là thảm thực vật tự nhiên của vùng. Vùng Khabarovsk kéo dài 1.800 km từ bắc xuống nam, kéo dài 125–750 km từ đông sang tây. Berill thuộc dãy núi Suntar-Khayata là điểm cao nhất vùng với cao độ 2933 mét.

Vùng Khabarovsk có một mùa đông kéo dài và lạnh giá, nhiệt độ trung bình tháng một là từ -22 °C ở khu vực phía nam đến -40 °C ở khu vực phía bắc, khu vực dọc bờ biển là từ -18 °C đến -24 °C. Nhiệt độ cao nhất ở cực nam cũng lên đến -50 °C. Mùa hè nóng và ẩm với nhiệt độ trung bình tháng 7 là từ 20 °C ở phía nam đến 15 °C ở phía bắc.

Lượng mưa hàng năm dao động từ 400–600 mm ở phía bắc đến 600–800 mm ở vùng đồng bằng và các triền núi phía đông của các rặng núi.