Занимает центральное положение в области, площадь 5,6 тыс.км² (г.Оренбург – 0,34 тыс.км²), в составе района находится Донгузский полигон МО РФ (около 0,95 тыс.км²). 
Северо-западная часть района расположена на окраине Общесыртовской возвышенности и сложена разноцветами татарского яруса пермской системы. Северо-восточная часть района расположена на Сакмаро-Уральском холмисто-увалистом междуречье, сложенном пермскими, триасовыми и палеоген-неогеновыми отложениями. Осевое положение занимает долина р.Урал с широкой (от 4 до 7 км) поймой. Вторая надпойменная терраса на левобережье Урала плавно переходит в обширную неоген-четвертичную равнину, которая на юго-западе района сменяется увалами Илекского плато, сложенными красноцветами перми и триаса. 
Геолого-геоморфологическое строение территории осложняется соляной тектоникой, представленной куполами, выводящими на поверхность известняки, песчаники, аргиллиты уфимского и казанского ярусов перми, кроме того – мульдами оседания, заполненными юрскими и меловыми отложениями. 
Почвенный покров представлен черноземами обыкновенными и южными, граница между которыми пролегает по долине Урала. Распаханность района составляет 52%. Относительно высокая лесистость (4,5%) связана с широким развитием пойменных лесов по Уралу и Сакмаре. На долю сенокосов и пастбищ приходится около 26% территории. 
Природно-ресурные условия и наличие областного центра с крупными промышленными предприятиями в итоге определили геоэкологическую неблагополучность Оренбургского района. На его территории разрабатывается крупнейшая в Европе залежь Оренбургского газоконденсатного месторождения, дальнейшая переработка газоконденсата осуществляется на газовом и гелиевом заводах. Равнинные условия Подуральского плато на юге района обусловили практически полную трансформацию степей в пахотные угодья. В этих условиях важную экологическую роль играют экосистемы долины Урала и беллигеративно-освоенного массива Донгузской степи. 
Богатство исторических событий, связанных с природными объектами, а также длительная освоенность территории Оренбургского района определило преобладание природно-исторических объектов наследия в перечне охраняемых территорий. Немалую долю занимают геологические достопримечательности, прямо или косвенно связанные с соляными куполами, а также с проявлениями медного оруднения в отложениях татарского яруса перми. В совокупности памятники природы занимают 1098,55 га, или 0,2% от площади района. Паспорта и охранные обязательства не согласованы на объекты «Гора Хусаинова» (43,9 га), «Гора Маяк» (51,2 га) и «Оренбургский крепостной яр» (10,0 га), находящиеся в пределах г.Оренбурга. 
Преимущественно местное значение имеют озера Беленовское, Рудницкое (Рудничное), Медвежье, Лебяжье, Гусарское, Дубовое, Белужье, Коровье Стойло, Мертвое (Могила) и старица Солянка, овраг Грязнушка, горы Кремневка, Белая Глина, Долматовка, Репинская Красная, Благие Камни и Среднедонгузский яр, разнообразные по типу и составу леса – черноольшаник Дачный, березовая роща на оз.Белужьем, Усть-Донгузская дубрава, Старицкий осокорник, Городищенский пойменный лес, а также родники Чабанский родник на р.Донгуз и родник-исток р.Большой Каргалки. 
На границе Оренбургского и Соль-Илецкого районов находится крупный фрагмент квазинатуральных степных ландшафтов беллигеративного использования – Донгузская степь. Это, по-видимому, самый крупный из сохранившихся в России участков равнинных разнотравно-типчаково-ковыльных степей. В настоящее время проводятся консультации и научные изыскания по подготовке обоснование организации ведомственной (Министерства обороны РФ) ООПТ «Донгузская степь».

Фотоальбом