Расположен на юго-востоке области, в сухостепной зоне в пределах Сыртовой равнины Общего Сырта. По территории района протекают небольшие реки бассейна Большого Иргиза: Большая Чалыкла, Камышлак, Солдатка. На автодороге «Энгельс—Уральск» и на железнодорожной станции в Озинках находятся таможенные посты на границе с Казахстаном. В южной части района протянулись Синие Горы (максимальная высота 227 м). На севере минимальная высота — в долине реки Камелик — 35 м.
В округе было организовано 8 районов, в том числе и Озинский с районным центром — станция Озинки. В 1928 году Балашинскии волисполком был преобразован в Озинский райисполком. Здание райисполкома было деревянным, построено в Озинках в 1928 году из разобранного в селе Растяпино кулацкого дома. В 1932 году райисполком сгорел. В 1934 г. на этом месте было построено каменное здание. Первым председателем Озинского райисполкома был Я. В. Вдовухин.
В конце 1928 года в районе началась коллективизация крестьянских хозяйств, которая успешно завершилась к 1933 году. Создано было 22 совхоза, в том числе Озеро-Пушкинский на землях бывшего помещика Овчинникова и Бенардаки — бывшем поместье Мальцева. В это же время образован совхоз «Гигант» («Чалыклинский», «Маяк революции»). До совхозов были артели: имени В. И. Ленина, «Красный кооператор», «Красный партизан», «Путь Ленина», «Трудовик» и другие.
В 30-е годы идёт активная индустрилизация вокруг станции Озинки. В 1940 году станции Озинки присваивают статус рабочего посёлка. Население района живёт в мазанках с плоской крышей из саманного кирпича с маленькими оконцами[4].
В 1941 г. в состав Зеленовского района Западно-Казахстанской области Казахской ССР были переданы Красно-Партизанский поселковый совет, Первосоветский и Таловский сельские советы[5].
В 1939 году открылась шахта по добыче горючего сланца. На месте вырос посёлок для работников рудника. Шахту закрыли в 1956 году, посёлок Сланцевый рудник остался.
В 1962 году был сформирован вертолётный полк, гарнизон расположился в бывшем посёлке Сланцевый рудник. Вертолётный полк на военном аэродроме Озинки, расположенном южнее. Аэродром был заброшен в 1998 году[6].
В 1954 году началось освоение целины. В Озинском районе распахиваются целинные и залежные земли, создаются новые совхозы[4].
В 1992 году в соответствии с проведённой реформой органов местного самоуправления вместо райисполкома создана администрация Озинского района.
В рамках организации местного самоуправления в 2005 году в новообразованном муниципальном районе были созданы 1 городское и 10 сельских поселений[25][26].
В районе встречаются интересные памятники археологии, которые входят в перечень объектов исторического и культурного наследия. У посёлка Непряхин находится уникальная палеолитическая стоянка, превосходящая по своим размерам древнейшие города Ближнего Востока.
Уникальность данной территории заключается в том, что при отсутствии явных следов жизнедеятельности древнего человека и при немногочисленном остеологическом (костном) материале млекопитающих, что в целом не характерно для стоянок, здесь, в пределах выхода кварцитовых песчаников, располагалась мастерская по изготовлению простейших каменных орудий людей позднего палеолита. Перечисленное позволяет рассматривать объект как древнейший «горнопромышленный» участок, а именно «рудник» по добыче кварцита. Предполагается, что кварцитовый песчаник и кварцит, распространённые в данном районе, использовались для изготовления изящных каменных орудий и в более позднее время, в неолите. Широкое распространение этих каменных изделий по территории Левобережного Поволжья позволяет проследить пути расселения древних людей в этом регионе.
Особо охраняемые объекты: геологический разрез с приуроченными к верхней его части каменными орудиями древнего человека и костными остатками млекопитающих.
Памятник археологии близ Озинок указом Президента РФ от 25 февраля 1995 г. введен в «Перечень объектов» исторического и культурного наследия.
Степи у с. Меловое. Степные участки у села Меловое расположены на Западных отрогах возвышенности Общий Сырт. Рельеф включает плоскую слабонаклонную водораздельную поверхность, пологие слабо выпуклые склоны различной крутизны и экспозиции, рассечённые балками. Сложность рельефа, особенности подстилающих пород и положение на границе государств предопределили сохранность участка целинной кальцефильной степи. Памятник представляет собой целинную степь на меловых отложениях с чрезвычайно высоким уровнем биоразнообразия, включая популяции факультативных и облигатных кальиефилов. редких для флоры Саратовского Заволжья. Отметим растения, занесённые в Красную книгу Саратовской области: василек русский, василек казахский, полынь солянковидная, левкой душистый, анабазис меловой, клоповник Мейера, качим волжский, гвоздика жесткая, курчавка отогнутая, вьюнок линейчатый, тимьян губерлинский, льнянка меловая, пупавка Корнух-Троцкого. Благоприятные экологические условия определяют богатство фауны птиц. На территории памятника природы весьма многочисленны полевой, белокрылый и степной жаворонки, с высокой плотностью гнездятся стрепет, перепел и обыкновенная пустельга, известны примеры размножения могильника, кобчика, степного и лугового луней, степного орла, курганника и филина.
Памятник природы имеет исключительное значение для сохранения ландшафтного и биологического разнообразия.
Особо охраняемые объекты: природный комплекс степи, популяции кальцефильной флоры.
Режим охраны.
Запрещена распашка земель, выпас скота и организация скотопрогона, прокладка коммуникаций, несанкционированная добыча полезных ископаемых, устройство свалок и замусоривание территории, проезд вне существующих полевых дорог; кроме специальной техники, иные виды хозяйственной деятельности и природопользования, препятствующие сохранению, восстановлению и воспроизводству природных комплексов и их компонентов.