Зеленодольский район расположен на северо-западе Республики Татарстан и граничит с Республиками Марий Эл и Чувашской. Административным центром является одноименный город Зеленодольск. Данный район является единственным в Республике Татарстан, который расположен на обоих берегах реки Волга. На территории находится устье реки Свияга (правый приток Волги), а также устье реки Сумка (левый приток Волги). По территории проходит железнодорожная магистраль «Москва – Казань», а также ветки от Зеленодольска на Йошкар-Олу — Яранск и Волжск. От Казани проходит автотрасса М7 «Чебоксары — Нижний Новгород — Москва», а также автомобильная дорога на город Йошкар-Ола.