Neftçala rayonu Azərbaycan Respublikasının cənub-şərq hissəsində Kür çayının Xəzər dənizinə töküldüyü ərazidə, qədim karvan yolunun üstündə Kür-Araz ovalığının şərqində yerləşir. Şərqdən Xəzər dənizi ilə əhatələnir. Rayon 390531, 390331 şimal enlikləri ilə 480361, 490271 şərq uzunluqlar arasında yerləşir. Rayon şimaldan Şirvan Dövlət Qoruğu ilə cənubdan Qızılağac Dövlət Qoruğu həmsərhəddir və həmin qoruqlarda əsasən ceyran, quşlar mühafizə olunur.Rayon ərazisinin səthi düzənlikdir. Cənub-şərqi Şirvan və Salyan düzü,qismən Muğan düzündə yerləşir. Ərazisi dəniz səviyyəsindən 22 m aşağıda yerləşir. Antropogen çöküntüləri yayılmışdır. Rayon ərazisi dəniz səviyyəsindən aşağıda olduğu üçün Xəzər dənizinin səviyəəsinin qalxması və azalması rayona birbaşa təsir göstərir. Rayon ərazisində yerləşən Kürkosa adası bəzən su səviyyəsi aşağı düşəndə yarımadaya çevrilir. Rayon ərazisində quruda bir neçə palçıq vulkanları vardır. Xəzər dənizində isə Neftçala rayonu sahilinə yaxın Kür daşı adası var. Bu ada palçıq vulkanları nəticəsində formalaşmışdır.Palçıq vulkanlarının təsnifatındakı Bakı arxipelaqı vilayəti Xəzərin şimalda Balıqçı burnundan başlamış cənubda Qızılağac körfəzinədək uzanan geniş qərb hissəsini əhatə edir. Bu vilayətin palçıq vulkanları, konusları su səthindən baş qaldıran ada və ya sualtı saylardan ibarətdir. Neftçala sahillərində də bir çox sualtı saylar mövcuddur. Bunlar Borisov, Kalmıçkov, Karagedov, Kornilov-Pavlov, Kür, Poqorelaya Plita rifi, Qolovaçev sualtı saylardan ibarətdir. Xəzər dənizində su səviyyəsi aşağı olduğu vaxtlar bu saylar adaya çevrilir.Babazənən və Durovdağ yüksəkliyi arasında Salyan rayonuyla olan sərhəddə duzlu göl olan Duzdağ gölü var. Neftçala rayonu şimalda Salyan, şimal-qərbdən Biləsuvar, qərbdən Cəlilabad, cənub-qərbdən Masallı, cənubdan Lənkəran rayonları ilə əhatə olunmuşdur. Yayı quraq keçən mülayim isti yarımsəhra və quru çöl iqliminə malikdir. Orta temperatur yanvarda təqribən 3 °S, iyulda 25-36°S-dir. İllik düşən yağıntının miqdarı 300 mm-dir. Ərazinin küləkli olması iqliminin kəskin dəyişməsinə səbəb olur. Yarımsəhra çöl və şoran torpaqlar geniş yayılmışdır.