大河鎮位于新疆哈密地區巴里坤縣北部，南距縣城15公里。東接縣良種場、兵團紅山農場、奎蘇鎮，西接大紅柳峽鄉，南接兵團紅星一場，北接八墻子牧場、三塘湖鄉。地理位置為北緯43°40′—43°47′，東經92°58′—93°13′。該鎮屬于溫帶大陸氣候。