Площа району складає 782 кв.км (2,55% від загальної площі області).
По Кегичівському району протікають 6 річок. Найбільша з них – річка Оріль, має 320 км загальної довжини. На території району налічується  71 водоймище (ставки), що займають площу 587 га.
Із корисних копалин район відомий  розробкою та промисловим добуванням  природного газу. За останні роки відкрито нове Кобзівське родовище. Діє підземне сховище газу.
Кегичівський район межує на півночі із Нововодолазьким, на півдні із Зачепилівським, на сході із Первомайським та Сахновщинським, на заході із Красноградським районами Харківської області.