Der Pugatschowski rajon liegt im nordöstlichen Teil der Oblast Saratow, etwa 250 Kilometer östlich der Stadt Saratow. Der Rajon befindet sich östlich der Wolga in der Steppe am westlichen Ende der Kaspischen Senke und wird von dem Großen Irgis durchquert.
Der Rajon gliedert sich in die Stadtgemeinde Pugatschow und neun Landgemeinden[2] mit insgesamt 64 Ortschaften. Die größten Siedlungen sind(Stand: 2006):
↑Itogi Vserossijskoj perepisi naselenija 2010 goda. Tom 1. Čislennostʹ i razmeščenie naselenija (Ergebnisse der allrussischen Volkszählung 2010. Band 1. Anzahl und Verteilung der Bevölkerung). Tabellen 5, S. 12–209; 11, S. 312–979 (Download von der Website des Föderalen Dienstes für staatliche Statistik der Russischen Föderation)