北大湖镇隶属于吉林省吉林市永吉县，地处永吉县最南端。东与吉林市丰满区旺起镇接壤，南与桦甸市相连，西与永吉县双河镇、西阳镇毗邻，北与口前镇交界，距永吉县城22.5千米。

北大湖镇地处长白山向松辽平原过度的前缘，地势南高北低；地形以山地为主，四面环山；地形分为中低山区和河谷平原区；主要山脉有南楼山、摩天岭、肇大鸡、大砬子山，境内最高点南楼山位于永吉县与桦甸市交界处，海拔1404.8米；最低点官地屯位于官地村，海拔260.8米。