Район расположен на северо-западе Новосибирской области, граничит с Татарским и Венгеровским районами Новосибирской области, а также с Омской областью.
Административный центр района - с. Усть-Тарка (4,5 тыс.жителей).
Расстояние от районного центра (с. Усть-Тарка) до ближайшей железнодорожной станции (г. Татарск)54 км, до областного центра (г. Новосибирск) 525 км.
Общая площадь территории района 406126 га (2,2% территории Новосибирской области). Из общей площади земли лесного фонда составляют 50307 га, водного - 1480 га, земли промышленности, энергетики, транспорта, связи и др. - 1003 га, земли запаса - 15035 га. Протяженность района с севера на юг составляет 87 км и с запада на восток - 81 км.
В состав муниципального района входит 13сельских советов. В районе 37 населенных пунктов, наиболее крупные из них: п. Октябрьский (781 чел.), Щербаки (715 чел.), Козино (667 чел.) и Еланка (610 чел.).
По территории района протекает несколько рек, самые крупные из них: р. Омь и р. Тарка.
В районе много озер. Крупнейшие из них: оз. Угуй, оз. Песчаное, оз. Бол. Кутарлы.
Равнинный характер поверхности, слабовыраженные уклоны затрудняют поверхностный сток воды, в связи с чем, в районе широко распространены болота.
Протяженность автомобильных дорог общего пользования - 497 км, в том числе дорог с твердым покрытием - 218 км.
Климат
Климат района относится к континентальному типу с холодной зимой и жарким летом. Для него характерны резкие колебания температуры и осадков.
Средняя температура января от -19,1 СО в северной части до - 18,9 СО в южной части района. Средняя температура июля + 19,1 СО.
Абсолютный минимум температуры -44,9 СО, абсолютный максимум 37,8 СО.
По количеству атмосферных осадков район относится к зоне избыточного увлажнения. На территории района в среднем годовое количество осадков составляет 365 мм.
Продолжительность периода со снежным покровом на территории района 156 дней. Промерзание почвы, несмотря на суровые зимние условия, сравнительно неглубокое. Средняя многолетняя из максимальных глубин промерзания составляет 110 см. Средняя максимальная высота снежного покрова - 26 см.
Среднегодовая относительная влажность воздуха составляет 70%, максимальная в ноябре-декабре - 82%, минимальная в мае - 61%.
Рельеф
Район расположен на За́падно-Сиби́рскойравни́не, которая занимает всю западную часть Сибири от Уральских гор на западе до Среднесибирского плоскогорья на востоке. В геологическом плане территория опускается с юга на север, абсолютные высоты варьируются от 100 до 166 м., что косвенно подтверждает форма эстуария рек. Бара́бинскаяни́зменность (Бара́бинская степь) - низменность в южной части Западной Сибири, в пределах Новосибирской и Омской областей. Представляет собой волнистую равнину высотой 100-150 м над уровнем моря; в южной части встречаются параллельные повышения - «гривы». Берёзовые колки перемежаются с болотами и лугово-степной растительностью. Территория сильно заболочена, в понижениях имеются пресные и солёные озёра, сфагновые болота и солончаковые луга. Один из важных районов молочного животноводства и земледелия Западной Сибири; значительные площади распаханы. Ведутся мелиоративные работы (осушение болот и т. п.).По территории района на протяжении 112 км, протекает река Омь (общая длинна 1112 км) имеющая два притока: реку Тарка (36 км) и реку Елань (34 км). В районе около 140 озер.
Рельеф территории района, в целом, ограниченно благоприятный для ведения сельскохозяйственного производства и организации всех видов промышленного, производственного и гражданского строительства и массового отдыха населения. Стоит отметить, что южная часть района имеет лучшие характеристики рельефа для ведения сельского хозяйства, всех видов строительств и отдыха, чем северная.