大肚川镇在黑龙江省东宁县东南部，离县城16公里。全镇南北长72公里，东西宽27.2公里，区域1，182平方公里。东部与三岔口镇相邻，南部与吉林省珲春市相接，西部与老黑山镇、道河镇相连，北部与东宁镇为邻。