Заповедник расположен на юге Дальнего Востока России в пределах центральной части Западно-Приморской равнины (вытянувшейся в меридиальном направлении от низовий р. Бикин до устья р. Раздольная) в пределах Приханкайской и Присунгачинской низменностей.

Территория заповедника состоит из 5 участков («Сосновый»,  «Мельгуновский», «Речной», «Журавлиный», «Чертово болото»), окруженных охранной зоной и расположенных в пределах  6 административных районов Приморского края (Ханкайский, Хорольский, Черниговский, Спасский, Кировский и Лесозаводский) на западном, восточном и южном побережье оз. Ханка, а также в верховьях и на среднем течении р. Сунгача.

В настоящее время площадь заповедника составляет 39289 га, охранная (буферная)  зона  - 75510 га, а его общая площадь насчитывает 114798,6 га.