Район расположен на юге Забайкальского края, граничит с Монголией. Отличительной чертой рельефа является господство равнин, лишь на западе расположен хр. Эрмана. Характерна маловодность, местами бессточность, засолённость грунтов котловин и наличие сухих степей. Плоские и холмисто-увалистые равнины, а также мелкосопочные пространства расположены на высотах от 500 до 800 м. Среди равнин лежат обширные и небольшие бессточные котловины и широкие, преимущественно безводные пади. Наиболее низкие отметки рельефа в долине реки Онон и во впадине озёр Барун-Торей и Зун-Торей. Многие впадины заняты сухими и мокрыми солончаками, мелкими солёными озёрами. Имеются месторождения: Торейские озёра, проявления агатов и халцедонов, Чалотское месторождение бериллия и др.