Расположен на крайнем северо-западе Оренбуржья, на границе с Татарией и Самарской областью. Площадь 2,1 тысяч км².

Занимает наиболее приподнятую часть Бугульминско-Белебеевской возвышенности. Высшие отметки района (382, 380 м над уровнем моря) представляют собой плосковершинный сырт, с которого веером растекаются на запад, восток и юг речки Сок с притоками в Волгу, Бугурусланка в Большой Кинель, Кандыз и Дымка в реку Ик бассейна Белой.

Большая часть района сложена красноцветными речными и озерными отложениями, относящимися к большекинельской свите татарского яруса пермской системы (песчаники, аргиллиты). Речки Сок и Дымка вскрывают слои пестрых аргиллитов и мергелей, образующих сокскую свиту татарского яруса. В недрах района открыты несколько газово-нефтяных месторождений, среди них наиболее крупное – многопластовое Байтуганское, залежи которого связаны с известняковыми коллекторами каменноугольных отложений на глубинах около 1000 м.

Преобладающий ландшафт района – волнисто-увалистая лесостепь с березовыми, реже дубовыми, лесами. Поймы рек малолесисты, изредка окаймлены тополевниками, ивняками или черноольшаниками. Почвенный покров образован серыми лесными почвами и типичными черноземами.

Современная лесистость составляет 12%, а распаханность – 45% площади района. Лугово-степные пастбища и сенокос занимают менее 12,5% территории.

Памятники природы Северного района занимают 592,0 га, или 0,28% от территории района. В них охраняются характерные урочища Бугульминско-Белебеевской возвышенности – урочища Челяевская гора, Бутырки, Сокская урема, биоразнообразие речьевых экосистем – форелевые ручьи Сула, Кузьминка и др., лесокультурные объекты – Рычковский парк и Северный бор.

Фрагменты разнотравно-ковыльных степей, с произрастанием целого ряда краснокнижных видов растений (шаровницы крапчатая, тонконог жестколистный, астрагал Цингера, ковыль красивейший и др.) представлены в Сокской (90 га) и Малосокской (132 га) сыртовых степях. Оканский карьер имеет высокую стратиграфическую и минералогическую ценность, а также представляет редкий битуминозный разрез верхнеказанских известняков . Этим трем объектам следует придать статус памятников природы областного значения. 

Местное значение имеют многочисленные объекты Северного района: горы Острая, Ремчуговская и Рытая, Иркульская карстовая воронка, Сергушинский обрыв, Иркульский сырт, Сокский яр против с.Тургай, карьерный разрез в с.Бакаево, Сурчиный бугор. Многочисленны родники: Сололейка, Холодный, Белый ключ, в ручьях отмечается восстановление популяции форели – ручей Медведка (Дымка). Из лесных и лесокультурных объектов следует отметить Челяевский липняк, Усмановский сосновый бор, урочище Ольшанны, Екатерининские березы и Староборискинский парк.

Фотоальбом