Площа — 2526,61 км². Географічне розташування Волноваський район, адміністративним центром якого було місто Волноваха, розташовувався у степовій зоні на південному заході Донецької області. На півдні район межував з Нікольським районом, на заході — з Великоновосілківським, на півночі — з Мар'їнським та м. Донецьк, на сході і південному сході Старобешівським і Бойківським районами.