Воранаўскі раён размешчаны на паўночным захадзе Гродзенскай вобласці. Мяжуе на поўначы з Літоўскай Рэспублікай (працягласць мяжы 148 кіламетраў), на ўсходзе – з Іўеўскім раёнам, на поўдні – з Лідскім раёнам, на захадзе – са Шчучынскім раёнам.
Тэрыторыя раёна з яго рэкамі належыць Неманскому Басейну. Асноўнымі прытокамі ракі Нёман з'яўляюцца ракі Дзітва і Жыжма - правыя прытокі Нёмана. На тэрыторыі раёна 66 малых рэк і ручаёў.
Лясы займаюць 26% тэрыторыі раёна. Лясы пераважаюць хвойныя і яловыя, у далінах рэк участкі з насаджэннямі бярозы і алешыны.
Глебы пераважаюць дзярнова-падзолістыя, дзярнова-падзолістыя забалочаныя, тарфяна-балотныя.
Самая высокая кропка над узроўнем мора – 215 метраў (каля аг. Тракелі).
Тэрыторыя раёна размешчана ў межах Лідскай раўніны. Рэльеф пераважна раўнінны. Пераважае вышыня 160-180 метраў над узроўнем мора.
Карысныя выкапні: торф, цагляныя гліны, пясчана-гравиевый матэрыял.
Сярэдняя тэмпература студзеня -5,8 градусаў па шкале Цэльсія, ліпеня - 17,7 градусаў па шкале Цэльсія.
Ападкаў выпадае 615 мм у год. Вегетатыўны перыяд - 193 сутак.