Район расположен на юго-востоке в 20 км от центра Сочи между реками Кудепста и Псоу, по которой граничит с Абхазией. На западе граничит с Хостинским районом. Почти через всю территорию района протекает река Мзымта, берущая начало из горного озера Кардывач, находящегося на высоте 1838 м над уровнем моря. Мзымта имеет множество притоков, некоторые из них: Азмыч, Дзыхра, Пслух, Лаура, Бешенка, Чвижепсе, Кепша. На границе с Абхазией находится высшая точка района и всего Большого Сочи —гора Агепста (3256 м). К югу от пгт Красная Поляна находится хребет Аибга, на склонах которого расположены горнолыжные комплексы. Его высшей точкой является гора Каменный Столб (2509,7 м) —самая высокая смотровая площадка на Красную Поляну. Территория района в пределах городской черты г. Сочи составляет 35,25 км², с подчинёнными ему поселковым и сельскими округами — 1353 км².