大河镇位于新疆哈密地区巴里坤县北部，南距县城15公里。东接县良种场、兵团红山农场、奎苏镇，西接大红柳峡乡，南接兵团红星一场，北接八墙子牧场、三塘湖乡。地理位置为北纬43°40′—43°47′，东经92°58′—93°13′。该镇属于温带大陆气候。