Тарутинський район розташований на півночі південної частини Одеської області України. На сході межує з Саратським, з Арцизьким і Болградським районами — на півдні та південному заході відповідно. Решту району обмежує кордон з Молдовою.

Територією району протікають річки Киргиж-Китай, Аліяга, Когильник, Чага. Поблизу села Лісне розташовано ботанічний заказник державного значення Староманзирський, ландшафтний заказник місцевого значення Діброва Могилевська, ландшафтний заказник місцевого значення Діброва Манзирська.