Николаевский район расположен на северо-востоке Хабаровского края граничит на юге с Ульчским районом, западе – Тугуро-Чумиканским районом. На севере ограничен водами Охотского моря, на северо-востоке – Сахалинского залива, востоке Амурского лимана и юго-востоке Татарского пролива.