Новороссийский район расположен в юго-западной части Краснодарского края в виде узкой полосы между незамерзающим Черным морем и хребтами Большого Кавказа. Граничит с Анапским, Крымским и Геленджикским районами. Площадь района – 837 кв. км. Входит в горную систему Большого Кавказа. С северо-запада на юго-восток вдоль побережья тянется один из отрогов Главного Кавказского хребта – Маркотхский хребет, наивысшая точка которого в Новороссийском районе – гора Маркотх (696 м). На Абраусском п-ове расположен более низкий Навагирский хребет. Новороссийский район расположен в умеренно-теплом климатическом районе средиземноморского типа: с сухим жарким летом и умеренно-холодной зимой. Средняя годовая температура воздуха для Новороссийска +250, +270С. Годовая сумма осадков 688 мм. Наибольшее количество осадков выпадает в ноябре, декабре, январе, наименьшее - в мае и августе. Климатической особенностью района являются знаменитые горд-осты – жестокие и продолжительные северо-восточные ветры, низвергающиеся с Маркотхского хребта, которые, несмотря на благоприятное влияние теплых черноморских вод, делают климат более суровым. В среднем Новороссийская бора за год наблюдается 46 раз, больше половины бывает со скоростью ветра выше 20 м/сек, наибольшая скорость – 40 м/сек и более. Неприятное свойство боры проявляется исключительно в холодный период года, в теплое же время он является отличным дезинфектором и быстро просушивает почву.
В Новороссийском районе перегнойно-карбонатные почвы, наиболее благоприятные для выращивания винограда и других культур. Перегнойно-карбонатные почвы расположены в нижних частях склонов, выше по склонам – лесные бурые почвы. По понижениям рельефа почвообразование идет по лесному типу. Цемесская долина покрыта почвами болотного типа с преобладанием луговых и лугово-болотных почв.
Полезные ископаемые не отличаются разнообразием. В горах встречаются песчаники, известняки, глинистые сланцы. Изредка встречаются охра, железо, гипс. Основное богатство – цементные натуральные мергели. Мощные пласты мергеля тянутся от пос.Верхнебаканского почти до Адлера, на протяжении около 200 км. Из мергеля сложен Маркотхский хребет. Мергели пригодны для изготовления цемента самой высокой марки.
Воды. В 14 км к западу от Новороссийска на высоте 84 м над уровнем Черного моря находится памятник природы озеро Абрау.
Одной из лучших на Черном море по своему географическому положению и гидраграфическим данным является Цемесская бухта. Площадь водной поверхности ее 54 кв. км. В бухту впадает река Цемес, именем которой и названа. На западном берегу бухты расположена мелководная Суджукская лагуна, объявленная памятником природы.
Растительность имеет много сходства с флорой горной части Крыма и выделяется в особую Крымско-Новороссисйскую подпровинцию Кавказской области горных лесов и лугов, характерной чертой которой является преобладание ксерофитной растительности с элементами древней средиземноморской флоры.
Здесь произрастают дуб, бук, граб, клен. Из дикорастущих плодовых груша, яблоня, кизил, терн, боярышник. Сохранились реликты: можжевельник, тис, сосна пицундская, фисташка туполистная, рябина крымская, держидерево, иглица понтийская и др.
Леса имеют почвозащитное и санитарно-гигиеническое значение.
В лесах встречаются зайцы, лисицы, ежи, кроты, лесная куница; в горах – дикие кабаны, дикие козы (косули). На покрытых кустарником склонах и в низинах, в парках, садах и виноградниках обитает средиземноморская черепаха. Это сухопутное животное. Вид редкий, занесен в Красную книгу.
Пернатое население включает в себя более 300 видов птиц.