Район расположен в юго-западной части Ростовской области, граничит на востоке с Зерноградским районом Ростовской области, на юге – с Кущевским районом Краснодарского края, на западе – с Азовским и Багаевским районами Ростовской области. Его площадь составляет 1370,24 кв. км. Протяженность с севера на юг 46 км., с запада на восток 49 км., районный центр – станица Кагальницкая, расположен в 55 км от областного центра г. Ростова-на-Дону.
Станица Кагальницкая находится на автотрассе республиканского значения Батайск — Ставрополь, проходящей по территории района с севера на юг (станция Кагальник — на железнодорожной магистрали Северо-Кавказской железной дороги).