Граничит с Актюбинской областью Казахстана и целиком лежит в бассейне р.Орь и ее правого притока Камсака. Площадь 3,5 тыс.км². 
Большая часть района относится к Магнитогорскому прогибу, в котором широко распространены вулканические и осадочные породы девона и карбона, среди последних – угленосные отложения. Территория восточнее райцентра относится к Восточно-Уральскому поднятию, сложенному метаморфическими породами. Как в поднятии, так и в прогибе большие площади занимают выходы гранитоидных интрузий. На западе района породы палеозоя перекрыты юрскими и неогеновыми терригенными отложениями, которые выстилают Орскую равнину. К востоку эта аккумулятивная равнина сменяется слабоволнистой денудационной равниной Зауральского пенеплена. 
Район расположен в подзоне южных полынно-типчаково-ковыльных степей на темно-каштановых, часто солонцеватых почвах. Распаханность района составляет 45,5%, доля сенокосов и пастбищ – 63%, лесом покрыто около 0,75% площади района. 
Одним из возможных факторов геохимического загрязнения территории может стать разработка медно-колчеданных месторождений Осеннее и Весенне-Аралчинское. 
Наиболее значимые памятники природы Домбаровского района – преимущественно геологические достопримечательности, в которых представлены вулканические породы Магнитогорского прогиба, местами метаморфизированные, а также метаморфические сланцы богоявленской свиты рифея и коры выветривания по ним. Они занимают 752,5 га, или 0,24% от территории района. 
В районе также имеется ряд ландшафтных (Кукбуктинский чилижник, Приушкаттинская и Пишенкольская степи) и гидрологических (озера Курсаки, Лещевое, Щучье, Пишенколь) объектов местного значения.

Фотоальбом