Буреїнський хребет простягається з півночі-північного сходу на південь-південний захід приблизно на 400 км між долиною річки Буреї (ліва притока Амуру) — на північному заході, долиною річки Кербі (ліва притока Німелена — на півночі, долиною річки Амгунь (ліва притока Амуру) — на південному сході та долинами річки Тирма (ліва притока Буреї) і її правою притокою Гуджал — на півдні. На південний схід, в районі великого вигину річки Амгун, він з'єднується з Баджальським хребтом. Південне передгір'я хребта знаходиться приблизно за 150 км на північний-захід від Хабаровська.