Сергиевский район расположен на северо-востоке Самарской области. Административный центр района — с. Сергиевск, расположенный в 126 километрах от областного центра города Самары, связан с ним железной дорогой Кротовка — Серные Воды-2 (конечная станция Серные Воды-2 в трех километрах от райцентра) и асфальтированной дорогой республиканского значения Самара — Уфа — Челябинск, проходящей по территории района с юго-запада на северо-восток, в 7 километрах от села Сергиевск. Местные реки — Сок, Сургут, Липовка. Климат — умеренно континентальный. На территории Сергиевского района имеются очень своеобразные минеральные водоемы. Вода их, поступающая из нижнеказанских отложений, отличается высокой минерализацией и жесткостью, а также значительным содержанием сероводорода. Вода и грязь донных отложений местных минерализованных водоемов используется для лечения заболеваний суставов, сердечно-сосудистой и нервной систем, а также кожных, гинекологических, урологических и других болезней.
Ряд минеральных водоемов за их уникальность выделены как памятники природы. Из них наибольший научный и практический интерес представляют: озера Серное и Голубое, река Молочка, Михайловский сероводородный источник.
На территории района находится множество уникальных памятников природы федерального и областного значения. Среди них Серное озеро, Серноводская пещера и многие другие. Особого внимания заслуживает необычайно красивое Голубое озеро, образованное карстовой воронкой и имеющее круглую форму. Еще одна природная достопримечательность — гора Шихан, господствующая над холмистой местностью. Она знаменита тем, что на ней произрастают редкие травы, которые не встречаются больше нигде в области, а также загадочными явлениями природы, которые с ней связаны.