동쪽은 함경북도 연사군(延社郡)·무산군(茂山郡), 서쪽은 삼지연시(三池淵郡), 남쪽은 백암군(白岩郡), 북쪽은 두만강을 사이에 두고 중국과 접하여 있다. 동경 128°29′∼129°01′, 북위 41°48′∼42°05′에 위치하며, 면적은 680.9km², 인구는 3만6700여 명(1996년 추정)이다.
1978년에 삼지연군의 일부 지역과 함경북도 연사군의 일부 지역을 통합하여 신설한 군인데 대홍단벌을 끼고 있어 대홍단군이라 하였다. ‘대홍단’은 봄이 되면 진달래, 철쭉꽃이 피어 붉게 물든 벌이 여울목에서 갑자기 끊어진 곳이라는 뜻을 지니고 있다.
군은 대부분의 지역이 소홍단수(小紅湍水) 연안에 펼쳐진 현무암덕으로 이루어져 있다. 이 덕은 높고 평탄한 백무고원지대를 이루고 있어 예로부터 ‘천평(天平: 하늘 중천에 있는 벌판)’이라고 불리워왔다.
군의 중심부에는 거의 동서방향으로 노은산맥이 뻗고 있고, 서쪽과 남쪽의 경계에는 증산(1,510m)·까치봉(1,252m)·관모봉(1,386m)·장청산(1,526m)·푸른봉(1,521m)·삼봉(1,258m) 등 1,000m 이상의 높은 산들이 솟아 있다.
하천은 두만강과 그 지류인 소홍단수·서두수·무포천 등이 거의 동서방향으로 흐르며, 삼림이 무성하여 유량의 변화가 적고 봄철에는 해빙의 영향으로 물이 불어난다. 기반암은 하부원생대의 마천령계 지층과 화강암으로 되어 있으며, 토양은 대부분 갈색산림토이고, 소홍단수 유역에는 점토질 토양이 분포한다.
기온은 연평균기온 1.6℃, 1월 평균기온 -17.6℃, 7월평균기온 18.2℃이며, 연평균강우량은 573.7㎜이다. 산림은 군 면적의 90.9% 이상으로 산림자원이 풍부한 편이다.
주요 수종은 이깔나무·분비나무·가문비나무·봇나무·사스래나무 등으로 울창한 원시림을 이루고 있으며, 들쭉·물싸리·산파를 비롯한 여러가지 유용식물자원이 풍부하다. 산림에는 범·누렁이·이리·사슴·백두산노루·곰 등의 산짐승과 들꿩·메닭 등의 조류들이 서식한다.
본래 함경북도 무산군에 속했으나 1961년 이 지역이 삼지연시에 편입되면서 양강도의 관할 아래 놓였다.
1978년 삼지연시의 북부지방인 5호·신덕·서두·농사·신흥·흥암·대홍단노동자구와 함경북도 연사군 삼장리와 상하리 일부, 원봉노동자구의 대부분이 통합돼 신설되었다. 이때 5호노동자구는 대홍단읍으로, 삼장리는 삼장노동자구로, 5호노동자구의 일부와 삼하리의 일부는 삼봉노동자구가 되었다.
2003년 현재 행정구역은 대홍단읍 1읍, 개척노동자구, 농사노동자구, 삼봉노동자구, 삼장노동자구, 서두노동자구, 신덕노동자구, 신흥노동자구, 유곡노동자구, 홍암노동자구 등 9노동자구로 구성되어 있다. 군 소재지는 대홍단읍이다.
이 군은 본래 원목을 채벌·운반하는 임업이 주류를 이루었으나, 점차적으로 감자·보리·콩·아마 생산을 기본으로 하는 농업과 소·돼지·닭 등 육류생산을 위주로 하는 축산업이 발전하고 있다.
농경지 면적은 군 전체면적의 13.6%로서 도 평균 농경지보다 많다. 농경지의 대부분은 밭이며 신흥, 홍암, 서두 노동자구에 집중되어 있다. 농경지의 87%가 10도 미만의 현무암대지와 골짜기에 있다.
군 내에는 유곡임산사업소를 비롯한 채벌기지·제재공장·목재가공공장이 있으며, 대홍단전분공장·아마섬유공장·임산철도수리공장·농기계공장과 서두수수력발전소가 있다.
교통망으로는 군을 동서로 관통하는 도로가 삼지연시와 무산군으로 연결되며, 대흥단읍에서 분기한 도로는 연사군과, 대흥노동자구에서 분기한 도로는 백암군에 연결된다.
이 군은 인접한 삼지연시와 함께 백두산관광권에 속하며, 예로부터 단군(檀君)의 하강성지(下降聖地)로 알려진 천리천평(하늘처럼 높고 넓은 들판)이 있다.
교육기관으로는 대홍단남자고등중학교와 대홍단여자고등중학교 등이 있다.