奴儿干都司管辖范围西起鄂嫩河，东至库页岛，北达外兴安岭，南濒日本海和图们江上游，包括黑龙江流域和乌苏里江流域至库页岛的广大地区。大致包括了现在的吉林省、黑龙江省、内蒙古东北部分及以西俄罗斯局部、乌苏里江以东、外兴安岭及以北。
努尔干都司管辖的区域，包括很多今日已经不是中国的领土，如海参崴、库页岛等等，如今都成了俄罗斯的地盘。
奴儿干地区原为元代东征元帅府，朱元璋建立明朝后，一些蒙古人残留势力仍在奴尔干盘踞。一直到洪武二十年纳哈出被明军打败，向明朝投降，朱元璋就让锦衣卫指挥达尔麻失里带着白金和绸缎去赏赐他们，而达尔麻失里也成为了明朝第一个到奴儿干地区的官员。
朱棣即位后，海西女真、建州女真和野人女真都依附明朝，明朝设立建州卫、兀者卫。永乐二年奴儿干头目朝贡，遂于黑龙江口特林地区设立奴儿干卫。
同时明朝开始在奴儿干驻军，“间岁相沿领军”，驻军的人数也不一定，多的时候有三千人，少的时候就是五百人，为期两年。
为了能够更好地管辖当地，明朝还要任命官员使奴儿干都司启动和运转，由职方清吏司管理（职方清吏司是古代官署名，明、清时期兵部下设的机构，主要负责武职官的舆图、叙功、核过、赏罚、抚恤及军旅之简阅、考验等事，并管关禁与海禁）。
永乐七年设立了奴儿干都司后以都指挥同知为最高官员，康旺接管，宣德二年康旺升为都指挥使，天顺六年七月，康旺之子显袭都指挥同知，成化年间奴儿干都指挥佥事佟显之子佟镇袭为都指挥使，由此可看出，奴儿干都司官员虽然名义上是流官，但却是可以世袭的。
而明朝对当地的治理多是采用因地制宜的方法，不改变他们原有的制度和生产生活方式等，当然这个需要当地遵守大明法律的前提，要是伤害朝廷命官或者意图谋反这种基本上都是没好下场的。但是努尔干都司设立并不代表明朝对这些广大地区有实际的管辖权，这些地方更不是明朝的领土，努尔干都司与其说是个行政机关不如说是一个招抚机构。明朝在东北并没有设置直接的行政机关直接管辖，而是册封当地的土著酋长，授予他们官职，这只是名义上的管辖，而明朝每年还要付出大量的赏赐换取这些女真酋长的一点贡品，得不偿失，以至二十年后，明朝放弃了努尔干都司，直接退回辽东，广大的东北地区又陷入野蛮状态，以致后来建州女真崛起直接颠覆了明朝。
明朝经营努尔干都司是完全失败的，更像是一个面子工程。明朝最大的失败就在于没有移民实边，当时如果明朝真正重视东北就应该组织大量移民去东北去努尔干都司进行开发和农业生产。虽然东北气候寒冷，但土地肥沃，进行农业生产没有问题。而当时中原地区已经土地兼并严重，大量农民失去土地，生活困苦，完全可以将这些无地农民迁到努尔干都司进行开垦土地定居。相比起在中原无地饿死，只要给予东北分配土地，免除税收，应该还是有很多人愿意去东北的，这样“闯关东”可以提早四五百年进行了，只要移民五百万农民到努尔干都司辖区，相信东北土著女真人很快就能融化于强大的汉文化中。有人觉得可能没有这么夸张，但云南曾经脱离汉文明六百年，朱元璋收复后也是依靠大量移民将云南牢牢掌握在手里，迄今都没有脱离过。只要东北有了大量人口，有了人口支撑，那么奴儿干都司驻军也能随之增长。据史料记载，当时奴儿干都司驻军仅有200名，这更多的是象征性的，如果有了几百万人口支撑生长，奴儿干都司至少能够驻军两万，当时这足够粉碎一切女真人的反抗。
有人说东北气候寒冷，但当时棉花已经推广种植，汉民族活动已经越过长城，相信在东北也是可以克服的，再说东北和远东地区有的是皮毛可以御寒，当年沙俄向西伯利亚扩张的一大动力就是猎取皮毛。我们也可以给予汉民族商人特权，让他们自己向北面扩张，所得收益和政府对半，这样就不会因为扩张给国库造成严重开销，明王朝也就有了扩张的动力。只要我们抢先占领了整个西伯利亚，明朝可能就成为世界上最强大的国家了。
可惜，汉人王朝缺乏扩张的意识最终局限在汉地十八省，最后让人口远远少于中国的沙俄捡了漏占领了整个西伯利亚，俄罗斯也因此受益无穷直到今天。