一、古代地理环境
　　　　
　　　　元古代时期，黑龙江地区为海洋环境，元古代末期，由于部分地壳回返和相应的造山运动，使现在的老爷岭、松辽平原、三江平原和乌云地区（含嘉荫）形成了古陆地。 古生代时期，黑龙江地区除有上述陆地外，大部分地区仍处于海洋环境，在这些地区沉积的海相地层中含有许多海洋生物化石。古生代后期，黑龙江地区除那丹哈达岭外，大部上升为陆地，海水退出，大兴安岭、东部山地的地貌轮廓已基本形成。此后的地壳运动主要表现为局部凹陷、断裂及火山活动，因而形成了中生代和第三纪的许多地堑型大盆地和部分玄武岩台地。
　　　　中生代的侏罗纪时期，黑龙江地区气候炎热，植物在大盆地中的生长十分繁茂，加之盆地地壳缓慢沉降，大量植物生长、积累和埋藏，在一定的温度、压力等地质条件下，形成了鸡西、鹤岗、双鸭山等大煤田。在中生代后期的白垩纪，黑龙江地区有许多大的湖泊，如松嫩平原上的古松辽湖，以及嘉荫一带今黑龙江两岸古代的大湖。由于湖泊中大量生物体的积聚和变化， 为大庆等地的石油储藏打下了物质基础。
　　　　古生代末到中生代时期，黑龙江地区大部分已是陆地。但在那丹哈达岭地区，即虎林、宝清、饶河和龙爪沟一带，仍被海水占据，沉积了浅海相和海陆交互相地层——龙爪沟群。在燕山运动末期，这一带回返为陆地，从此黑龙江地区全境均上升为陆地。
　　　　第三纪喜马拉雅运动，使大兴安岭隆起再次活化和抬升，松嫩平原继续下沉，形成了第三纪地层。第三纪末地壳又沿老的断裂活动而山区上升、平原区下降，一直延续到第四纪，因此第四纪平原区沉积物厚而地势平坦，山区则沉积物少而地形起伏。
　　　　第四纪以来，山区继续上升，平原继续下降。平原在下降过程中有间歇性的上升，形成了山前台地及阶地。中更新世初期，由于新构造运动的影响，松辽分水岭与小兴安岭隆起。松辽分水岭切断了松花江水系与辽河水系的联系，使松嫩平原与辽河平原分开；小兴安岭切断了结雅河、布列雅河同嫩江的联系，使松嫩平原成为一个独立的盆地。同时，黑龙江汇合松花江向东北流，从而使黑龙江省两大平原区的主要水系形成，地貌形态也基本定型。
　　　　黑龙江地区在晚更新世地层中曾出土大量披毛犀、猛犸象等大型哺乳动物化石，它们属于耐寒的草食兽类，其绝对年代经碳14同位素测定为1万～4万年不等，反映出黑龙江地区当时大部为寒冷的干草原环境，也说明在更新世黑龙江地区有过冷暖交替的变化。 全新世以来，平原区普遍处于下降阶段，因而形成广泛的河漫滩和大片的沼泽地。河道多变，河曲发育，出现众多的牛轭湖，形成了一些没有明显河身的河流；山区河流进入平原时， 形成了一些无尾河。
　　　　二、现代地理环境
　　　　
　　　　现代地理环境结构特征主要表现在地表形态结构上。地表形态类型多样，有辽阔的平原、起伏的山前台地、低缓的丘陵、高峻的山岭以及山间盆地和河谷平原。黑龙江省的地表形态受华夏构造体系所控制，以山地为主，山地海拔高度一般在300～1 000米，约占黑龙江省总面积58%，成为西北、北和东南部的天然屏障。中部分布着广阔的大平原，第四纪的沉积厚度一般为110～170米，松嫩平原（面积15.8万平方公里）通过松花江河谷与三江平原（包括兴凯湖平原面积10万平方公里）相通，成为东北大平原的组成部分。 黑龙江省平原区江河纵横、湖沼棋布，构成较为稠密的水网，水利资源相当丰富。中部平原区的松花江水系庞大，横贯松嫩平原和三江平原，汇集了由周围山地奔腾而下的大小支流930多条，水系呈树枝状。在山区和平原区受流水冲刷和沉积作用，不断改变着地表形态结构特征。
　　　　黑龙江省现代地理环境特征，在平原区纬度地带性作用十分明显，而在东部和北部的山地区，受非地带性因素的作用，破坏了纬度地带性因素，形成了地区性。由于自然地理环境成东西和有规律的变化，人们在不同的自然条件下对土地利用的方式也不同：东部深山区主要以林业为主；丘陵台地区则是林、农相结合；广大平原区以农业为主。由山地到平原区产生这种东西向的地域分异，主要是受海陆分布的影响和东部山地对海洋性气流的阻挡而形成的。