道里區位于哈爾濱市區西北部，北緯45°32′-47′、東經126°08′-38′。東以濱洲鐵路沿線與道外區分界，西至太平鎮與雙城市農豐鎮和永勝鄉接壤，南以哈長鐵路沿線與南崗區相連，北至松花江和太陽島南界與肇東縣、松北區為鄰。總面積479.2平方千米，其中城區面積38.6平方千米。戶籍人口71.33萬人（2009年）。
全區轄18個街道、4個鎮、1個鄉：兆麟街道、新陽路街道、撫順街道、共樂街道、新華街道、城鄉路街道、工農街道、尚志街道、斯大林街道、通江街道、經緯街道、工程街道、安靜街道、安和街道、正陽河街道、建國街道、康安街道、愛建街道、太平鎮、新發鎮、新農鎮、榆樹鎮、群力鄉。區政府駐安化街130號。
地勢平坦。松花江自西向東從境內經過。氣均氣溫3.5℃，年均降水量530毫米。濱洲、哈長鐵路過境；哈爾濱太平國際機場是全國十大機場之一。名勝古跡、紀念地有防洪紀念塔、圣·索菲亞教堂、中央大街步行街、全國第六次勞動大會會址、劉少奇革命活動舊址、李兆麟將軍墓、金兀術運河、舊石器時代遺址。