Расположен в юго-западной части Новгородской области. Административный центр — город Старая Русса — расположен на правом берегу реки Полисть, при слиянии с ней реки Порусья. Старорусский район пересекает участок железнодорожной магистрали Бологое — Псков.
На территории района имеются запасы минерально-лечебных грязей. Здесь расположен бальнеологический курорт «Старая Русса». В начале XX века курорт был особенно популярен у столичной творческой интелигенции и членов царской фамилии, его называли русским Баден-Баденом. Знаменитый самоизливающийся Муравьиный фонтан, питьевые источники и солевые озера ионизируют воздух и создают особый целебный микроклимат. Старая Русса один из древнейших русских городов, возникший в 1167 году (первое упоминание в Новгородской летописи) на Великом водном пути «из варяг в греки».