Расположен на западе области, на границе с Самарской областью, принадлежит бассейну Самары и ее крупных притоков – Боровки, Тока, Бузулука. Занимает площадь 3,8 тыс.км². 
Геолого-геоморфологическую основу территории образуют сыртово-увалистые равнины, сложенные молассовыми отложениями (песчаники, аргиллиты и конгломераты) нижнего триаса и татарского яруса перми, а также плоские равнины, образованные на неоген-четвертичных отложениях. В акчагыльском веке неогена на территорию района по широким (до 8-10 км) древним долинам Самары, Боровки, Тока и Бузулука проникали воды Каспия. Значительным геологическим событием четвертичного периода было образование песчаной толщи Бузулукского бора. 
Целый ряд геоэкологических проблем в районе связано с освоением залежей нефти, приуроченных к глубинным горизонтам отложений каменноугольной и девонской систем. Месторождения нефти связаны с локальными сводовыми поднятиями в пределах Бузулукской впадины, осложненной Муханово-Ероховским прогибом. В районе разведаны Никифоровское, Воробьевское, Могутовское, Воронцовское, Рябиновое, Ероховское и другие нефтяные и газово-нефтяные месторождения. Часть нефтяных залежей располагается под Бузулукским бором. 
Почвенный покров образован преимущественно черноземами обыкновенными, лишь на юго-западе района сменяющиеся черноземами южными. Распаханность района около 50%. Район является самым лесистым в области – лесопокрытая площадь занимает более 20% территории. Здесь расположен крупнейший в области лесной массив – Бузулукский бор (оренбургская часть площадью 56,6 тыс.га). Широко распространены на правобережье Самары пойменные и байрачные леса, в основном дубравные. Доля сенокосов и пастбищ – наименьшая по области и составляет 17%. 
Памятники природы занимают 897,3 га, или 0,24% территории. Наибольшую долю составляют геологические объекты, имеющие также важное ландшафтообразующее значение. Наиболее яркими представителями являются балка Сосновый Дол (431 га), фрагмент Вязовского уступа с нагорными дубравами (325 га), Атаманская гора (120 га). Не получено согласование от землепользователей при подготовке паспорта и охранного обязательства на объект «Сарминские сосны» (90,0 га). 
К сожалению, в перечень памятников природы не вошли представители нагорных, склоновых и байрачных лесов – дубрава Свежий Родник (975 га), Верхнетепловская нагорная дубрава (362 га), Булгаковский липовый лес (251 га), Усачевский березняк (225 га). Ряд природных достопримечательностей с 2008 года сохраняется на территории национального парка «Бузулукский бор», занимающего 57100 га. Это преимущественно разнообразные элементы песчано-эоловых комплексов – урочища Светлейшее, Наташина гора, Куклинские ольхи, Орлиная Гряда, Лосиная пристань, а также Черталыкский и Паникинский яры, родник Гремячий. За пределами бора находятся достопримечательности местного значения – пруд Холодный, пойменное озеро Кривое на р.Ток и овраг Мощевый. 
Таким образом, федеральные и областные ООПТ Бузулукского района занимают 15,24% его территории – наибольший показатель среди районов области.

Фотоальбом