동쪽은 신평군, 남쪽은 수안군, 북쪽은 평안남도 회창군과 평양특별시 강동군, 서쪽은 평양특별시 상원군과 접하여 있다. 동경 126°06′∼126°33′, 북위 38°45′∼38°59′ 사이에 위치하며, 면적 566.0㎢, 인구 3만 3600여 명이다(1996년 추정).
1952년 행정구역 개편시 수안군의 연암면(延岩面)·공포면(公浦面)·도소면(道所面)·수구면(水口面)·대오면(大梧面)과 곡산군 서촌면(西村面) 일부로 신설되었다. 1954년 황해남·북도로 나눌 때 황해북도에 속하게 되었다.
현재의 행정구역은 연산읍과 홀동(笏洞)노동자구, 상곡(上谷)·대평(大平)·도치(道峙)·신락(新樂)·반천(飯泉)·송산(松山)·대산(大山)·공포(公浦)·방정(芳井)·송촌(松村)·대룡(大龍)·옥덕(玉德)·생금(生金)·대군 등 14개 이로 되어 있다. 군소재지는 연산읍이다.
남쪽 군계 일대에 언진산맥(彦眞山脈)이 동서방향으로 뻗어내리며, 대각산(大角山, 1,277m)에서 주봉인 언진산(1,120m)을 거쳐 증봉산(甑峰山, 879m)에 이르는 산지를 이룬다.
동쪽에는 대동산(垈洞山, 840m)이 있고, 서쪽에 고정산(高亭山, 507m)·대청산(大靑山, 873m) 등이 솟아 있다. 북쪽에는 대동강(大同江)으로 유입하는 남강(南江)이 경계를 이루며, 흐르고 있다.
이 강은 600∼900m의 높은 산중을 흐르며, 깊은 협곡을 이루고 있다. 중앙지역은 각각 남강으로 흘러드는 율리천(栗里川)유역과 수구천(水口川) 유역으로 나뉘어지는데, 가덕산(可德山, 806m)과 하우고개[天峙] 등이 분수령을 이룬다.
대체로 남쪽이 높고, 북쪽이 낮은 경사지를 이룬다. 지층은 상부 원생대층과 고생층을 이룬다. 북부의 남강유역이 고생대 지층으로 되어 있다.
연평균기온은 9.4℃, 1월 평균기온은 -8.3℃, 8월 평균기온은 24.5℃이다. 연평균강수량은 1,200㎜이다. 산림면적은 군의 83%를 차지하여 황해북도에서 산림자원이 많은 군이다. 토양은 산림갈색토가 대부분을 이룬다.
산지(山地)가 넓어서 벼농사는 보잘 것 없으나 옥수수·밀·보리·조 등이 생산되고 있다. 임산물과 지하자원이 풍부하다. 대룡리의 낙엽송·잣나무는 예로부터 유명한 임산물이며, 한지와 평양밤도 이름이 높다. 광산물로는 홀동의 금광이 유명한데 언진산의 북사면에 있으며, 이곳을 흐르는 우강(禹江)은 사금의 산지로 활기를 띠고 있다.
교통망으로는 군의 남쪽을 평양·원산간고속도로가 횡단하고, 남강은 물자 수송에 이용되고 있다. 연산을 지나는 평양·수안·상원·신평으로 통하는 도로가 교통의 중심을 이룬다.
청마산(靑馬山) 북쪽에 가토사(加土寺), 관봉(冠峰)의 서쪽사면에 함굴사(函窟寺), 아달산(阿達山) 남사면에 청암사(靑巖寺) 등이 있었는데, 이들은 6·25전쟁 때에는 파괴되지 않았으나 지금은 거의 폐사 상태에 있다.
명소로 알려진 곳으로 삼십육동천이 있다. 정단층(正斷層)으로 북서쪽으로 비탈져 있는데, 겹으로 구성되어 있어서 ‘남강쌍절벽’이라고도 부른다.
제1절벽은 높이 100m, 길이 200m이며, 제2절벽은 높이 80m, 길이 150m의 암벽이다. 김일성 부자도 이곳을 경승지로 지정하고 자주 들렀던 명소이다. 봉산탈춤의 아류격인 연산탈놀이가 보급되어 있다. →수안군