碾子山区地处大兴安岭东麓余脉，地理坐标为北纬47°29′—47°41′，东经122°53′—123°05′。距中心城区铁路距离113千米，公路距离110千米。与中心城区中间隔着龙江县，东、南、西三面与龙江县毗邻，东北与甘南县接壤，西北与内蒙古扎兰屯市相连，与中心城区中间隔着龙江县，市齐齐哈尔市的一块“飞地”，也是黑龙江省的西部门户之镇。

碾子山区1897年形成聚落，因山（碾子山）得名。1913年始入龙江县地图；1946年解放，建立龙江县碾子山区人民政府；1952年改区为镇；1958年建立县级华安人民公社，隶属嫩江专区；1960年划归齐齐哈尔市管辖，成立齐齐哈尔市华安区人民委员会，始称齐齐哈尔市华安区；1983年改称齐齐哈尔市碾子山区。

2022年，碾子山区下辖4个街道、7个社区、9个行政村，即跃进街道（下辖春光、北疆2个社区）、繁荣街道（下辖站前、富强2个社区）、东安街道（下辖安居、阳光、团结3个社区）、富强街道（管理丰荣、九里、兴华、龙华、三江省、三皇庙、华丰、前进、春光9个村）。区政府驻繁荣路293号。