По территории района протекают реки Омь, Тартас, Кама, Урез, Арынцас и Изес с сетью малых рек. В районе много озер, крупнейшие из них Тюсьмень и Байдово.
Сырьевые ресурсы представлены полезными ископаемыми, известно 5 месторождений торфа с суммарным запасом 1 млн. 686 тыс. тонн, имеются суглинки кирпичные промышленного качества, разработано месторождение Венгеровское-2 с запасами 757 тыс. куб. м., в резерве 2 месторождения с запасами 721 тыс. куб.м. Среди подземных вод есть воды лечебного значения (йодобромные, термальные (до 20 г/куб. дм йода и 48-61 мг/куб. дм брома). Температура воды в пласте 50-105° С. Имеется сапропель (прогнозные ресурсы 3686 тыс. т), известны запасы нефти. Венгеровский район в перспективе развития входит в группу нефтедобывающих районов Новосибирской области.