Расположен на крайнем юго-востоке области и граничит с Актюбинской и Кустанайской областями Казахстана. Занимает площадь 5,6 тыс.км². Большая часть района относится к бассейнам бессточных озер. Лишь небольшая северная часть района относится к бассейну Тобола.

Район находится в зоне Восточно-Уральскому и Зауральскому поднятий складчатого Урала, которые отделяются друг от друга Восточно-Уральским прогибом. Маленький восточный выступ района относится к Тургайскому прогибу. В районе выходят метаморфические породы, среди которых преобладают различные по составу сланцы и кварциты, а также вулканические и осадочные породы девона, очень редко карбона. Почти половину территории района занимают выходы интрузивных магматических пород от гранитов до гипербазитов. Бессточные впадины выстилаются неоген-четвертичными рыхлыми отложениями.

Большая часть района представляет собой высокую слабоволнистую, местами платообразной равнине Зауральского пенеплена, среди которой располагаются значительные участки низких аккумулятивно-озерных равнин.

Почвенный покров района образуют темно-каштановые, часто засоленные почвы. Основные типы растительности образуют типчаково-ковыльные и полынно-типчаковые степные сообщества. Распаханность района – 54%. Светлинский район – самый безлесный в области, лесопокрытая площадь составляет около 0,03%. Сенокосы и пастбища занимают около 38% территории района.

С 1989 года в составе государственного заповедника «Оренбургский» функционирует участок «Ащисайская степь» площадью 7200 га. На территории района действует Каракольский ондатровый охотничий заказник площадью 5,4 тыс.га.

На территории района в 2007 году организован Светлинский биологический заказник площадью 8,4 тыс.га и охватывающие центральный и южные сектора озера Жетыколь, озера Давленколь, Обалыколь, Малый Обалыколь и Караколь с 500-метровой зоной вдоль их побережий, а также прилегающих к ним степных участков.

Памятники природы в Светлинском районе занимают наименьшую долю памятников природы среди остальных типов ООПТ. Всего лишь три объекта на площади 53,5 га охраняются в этом статусе – скала Верблюд, Жетыкольская песчаная коса и озеро Карамола.

Таким образом доля федеральных и областных ООПТ в районе составляет 2,79%, из них государственный заповедник – 1,28%, природный заказник – 1,5%, памятники природы – 0,01%.

Экосистемы Светлинских озер Шалкарегакара, Айке (на границе с Казахстаном) и Косколь играют не меньшую роль в сохранении биологического разнообразия, чем перечисленных выше. В связи с этим необходима разработка планов по внесению этих территорий в единую сеть ООПТ Оренбургской области и сопредельных регионов.

Из менее значимых природных объектов отметим следующие: гора-утес Аккарга, гора Белый Камень, рудник Аккарга, скала Белая, разрез Буруктальского никелевого карьера, озера Косколь, Белое (старица р.Тобол) и Батпакты, плес реки Буруктал, Ащисайский и Верхнетущесайский пруды.

Фотоальбом