Расположен в западной части Урало-Илекского междуречья и на правобережье Урала до его водораздела с Кинделей, на юге граничит с Западно-Казахстанской областью Казахстана. Площадь 3,7 тыс.км². 
Северная часть района представляет собой холмисто-увалистую окраину Общего Сырта (максимальная отметка 252,0 м), сложенную отложениями неогена, юры, триаса. 
Осевое положение занимает широкая, шириной 10-15 км, долина Урала, к которой с юга примыкает долина Илека с обширными массивами бугристых песков. Большая часть Урала-Илекского междуречья занято аккумулятивной террасовидной равниной неоген-четвертичного возраста. Это самая «идеальная» равнина области, в настоящее время практически полностью распахана. В восточную часть района по правобережью р.Черной заходит всхолмленное Урало-Илекское плато, сложенное красноцветными породами триаса. 
Преобладающими в районе являются придолинно-плакорные, пойменные, террасовые, песчано-бугристые ландшафты. Почвенный покров образован черноземами южными и аллювиальными почвами. Современная распаханность максимальная в Оренбуржье – 71% территории. Лесопокрытая площадь значительна за счет пойменных лесов и составляет 8,4%, лугово-степные пастбища и сенокосы занимают 27,6% территории. 
К Соль-Илецкому своду относится Оренбургское нефтегазоконденсатное месторождение, восточная часть которого принадлежит Илекскому району. 
В связи с равнинностью района большинство ландшафтно-ботанических памятников природы расположено в его северной части на правобережье Урала и приурочены к долинам рек и эрозионных врезов. Они занимают 786,95 га (789,95 га по данным паспортов и охранных обязательств), или 0,21% от площади района. 
Лесистая пойма и собственно река Урал в пределах Илекского района играют важную роль в поддержании устойчивого развития экосистем этого крупного магистрального водотока и прилегающих территорий. В пойме Урала расположены природные объекты, не имеющие соответствующего их экологической роли и значимости охранного статуса. Это, в первую очередь, важные рыбовоспроизводственные угодья – озера Большое Орлово, Ореховое и Беспелюхино, Нижнежарсуатское нерестилище осетровых, Рассыпнянский и Кардаиловский затоны, плес Мазанка. Вблизи с.Илек расположено два генетических резервата – на дуб (106,9 га) и тополь (207,0 га). 
Местное значение имеют ландшафтно-ботанические урочища Каракульки, Занога, Ветрянка, а также лес на Выприцком кордоне, Листратов Сад и приустьевой плес р.Мазанка на правобережье Илека. 
Участок поймы ниже с.Илек, включая ташлинский отрезок, перспективен для создания национального парка «Уральская урема». Интерес для организации природного резервата также представляет остров Раздоры, образованный двумя рукавами реки Урал, площадью 3414,0 га.

Фотоальбом