Район расположен на юго-западе Новосибирской области, граничит с Краснозерским, Доволенским, Каргатским, Чулымским и Ордынским районами Новосибирской области, а также с Алтайским краем. Протяженность границ района с запада на восток 85 км, с севера на юг 45 км.
Административный центр района - с. Кочки.
Расстояние от районного центра до ближайшей железнодорожной станции Каргат 100 км, до областного центра (г. Новосибирск) 212 км.
Общая площадь территории района 251771 га (1,4% территории Новосибирской области). Из общей площади земли лесного фонда составляют 14522 га, земли промышленности, энергетики, транспорта, связи и др. 524 га.
По территории района протекает река Карасук.
Протяженность автомобильных дорог общего пользования - 234,6 км, в том числе дорог с твердым покрытием - 202,3 км. Плотность автомобильных дорог 0,093 км/кв.км.
Климат
Расположение района на юге лесостепной зоны, на границе со степными ландшафтами вносит в климат района характерные переходные черты. Климат резко-континентальный Преобладающее направление ветров юго-западное и западное. Средняя зимняя температура воздуха - 16 градусов. Средняя температура летом + 18 градусов. Среднегодовое количество осадков составляет 364 мм, средняя глубина промерзания почвы 150 см, средняя высота снежного покрова 37 см.
Рельеф
Рельеф территории района, в целом, благоприятный для ведения сельскохозяйственного производства и организации промышленного, производственного и гражданского строительства представляет собой низменную равнину с небольшим возрастанием абсолютных высот в южной части. Долина реки Карасук изрезана глубоким руслом. Стоит отметить, что центральная часть района с запада на восток имеет лучшие характеристики рельефа для ведения сельского хозяйства, всех видов строительств, чем северная и южная.