Район ограничивается на севере долиной Дона, на юге - долиной Сев. Донца, на западе - границей области и на востоке - долиной р. Быстрой и правого притока р. Кагальника.
Рельеф. В пределах района наблюдается продолжение Среднерусской возвышенности между Доном и Сев. Донцом. Водораздельная линия проходит близко (10-20 км ) от долины Дона и в 120-175 км от долины Сев. Донца. По обширному склону к последнему текут многочисленные реки, которые расчленяют междуречную высокую (120-250 м) равнину на ряд узких водоразделов, вытянутых почти в мериди-анальном направлении и имеющих асимметричное строение. Левобережье Сев. Донца, благодаря своей большей расчлененности, производит впечатление гористой страны.
Наиболее распространенными коренными породами являются породы мелового и нижнетретичного возраста, разные мергеля, меловые породы, местами пески и песчаники. Сверху они прикрыты толщами красно-бурых глин и темнобурых палевых лессовидных суглинков, которые и служат на большей части площади непосредственно материнскими породами для мощных черноземов. В распределении их наблюдается известная закономерность: желто-бурые глины распространены на всех пологих склонах и пониженных водоразделах, а красно-бурые глины тянутся полосами по повышенным водоразделам (по их гребням) и реже обнаруживаются на восточных, юго-восточных и южных склонах (Колосов).
Природной растительностью являются разнотравно-ковыльная, иначе разнотравно-злаковая степь с ковылями, типчаком, тонконогом и представителями лугово-степного разнотравья. В настоящее время эту природную растительность сменили поля пшеницы, ржи, ячменя, подсолнечника, баштанов.
Почвы. Основной фон почвенного покрова составляют южные черноземы на разных материнских породах, преимущественно тяжелосуглинистые, изредка более легкого механического состава. Приводим ниже главные почвы района (Колосов):
1. Южные черноземы на желто-бурых структурных глинах и лессовидных глинах; они занимают большинство пониженных водоразделов и пологих склонов; по механическому составу это тяжелосуглинистые, суглинистые, а иногда глинистые почвы. По площади они занимают около 4/5 территории района.
2. Южные черноземы на красно-бурых глинах тяжелосуглинистые и глинистые; они гораздо менее распространены, занимают повышенные водоразделы (гряды) и отдельные участки на склонах.
3. Южные черноземы легкосуглинистые на легких лессовидных суглинках и южные черноземы супесчаные и песчаные на коренных песках; они распространены еще менее и встречаются на восточных, южных и юго-восточных склонах.
4. Южные черноземы солонцеватые и солонцы сосредоточены преимущественно на южных, юго-восточных и восточных склонах к балкам и к рекам в связи с распределением пресных и соленых вод, т. е. с гидрогеологическими, гидрологическими и микроклиматическими особенностями склонов.
5. Южные черноземы маломощные разного механического состава (полусмытые), иногда щебневатые и солонцеватые, приурочены па тем же склонам.
6. Луговые черноземовидные, луговые, лугово-болотные почвы, иногда в различной степени солонцеватые и солончаковатые с пятнами солонцов и солончаков, сосредоточены по узким поймам и низким террасам рек.
7. Черноземовидные супесчаные почвы, "серопески" и примитивные почвы на коренных песках встречаются по более широким долинам рек.
8. Черноземы обыкновенные суглинистые небольшими островками встречаются в самых высоких западных частях района.