牡丹江省位于黑龙江地区东南部。1937年7月1日，伪满调整行政区划，将滨江省东南部的宁安、穆棱、东宁、密山、虎林5县和新设置的牡丹江市划为牡丹江省，共辖1市、5县，省会牡丹江市。1939年6月，增设绥阳县；将密山、虎林2县划归新设之东安省。是时，全省共1市、4县。据1940年10月统计，全省总面积32948平方公里，人口68．8万人。1943年10月 1日，将牡丹江省并入东满总省。1945年5月28日，撤销东满总省，分设东满省和间岛省，将原牡丹江省和东安省合并为东满省。1945年“九三”抗日战争胜利后，从1946年4月起，先后设置绥宁省、牡丹江专区。1947年8月20日，东北行政委员会决定，将牡丹江专区与合江省东安专区合并设置牡丹江省，10月1日省政府正式成立，驻牡丹江市。管辖牡丹江、东安2市和宁安、镜泊、新海、五林、穆棱、东宁、绥阳、林口、鸡宁、密山、虎林、宝清、饶河、永安14县。同年9月，撤销永安县。

1948年7月9日，行北行政委员会决定，撤销牡丹江省建制，将牡丹江市和宁安、镜泊、新海、五林、东宁、绥阳、穆棱7县划归松江省管辖；将密山（东安市并入）、虎林、鸡宁、林口、宝清、饶河6县划归合江省管辖。后又全部划归现在的黑龙江省。