Район расположен в южной части Белгородской области, на севере граничит с Волоконовским и Красногвардейским районами, на востоке — с Вейделевским, на юге и западе граница является государственной — за ней Харьковская и Луганская области Украины. Расстояние от областного центра до г. Валуйки — 160 км. Площадь территории района — 1709,6 км².
Наиболее активно эти земли стали заселяться в конце XVI века, когда по распоряжению властей на берегу реки Оскол была поставлена крепость Валуйка, которая с возникшим затем возле неё городом, являлась в тот период самым южным форпостом Московского государства. Крепость неоднократно выдерживала нападения татар, а с конца XVII века стала служить опорным пунктом для русских войск в войнах с Крымским ханством. В один из Азовских походов Валуйки посетил царь Пётр I (1695 год).
Особое место среди жителей края занимали монахи, появившиеся в первые же годы существования Валуйской крепости. При поддержке царя и воевод в конце XVI века они создали у впадения реки Валуй в Оскол Пристенский Николаевский монастырь, а вскоре на Донце возник Святогорский монастырь. Монастыри были наделены землёй, их регулярно снабжали провизией и деньгами. Особое отношение к ним центральных властей объяснялось тем, что в условиях порубежья монастыри служили органами негласного надзора за населением и местными светскими властями.
Заметным явлением в истории края стал тот факт, что в Валуйском уезде ещё в начале XIX века крестьяне имений князей Трубецких, Голицыных откупались сами и выкупали землю у помещиков. Постепенно укреплялось и экономическое положение местного населения. Край становится заметным торговым центром на юге России: ежегодно здесь проводилось не менее четырёх торговых ярмарок, на которых продавался скот и другие виды товаров.
в начале июля 1942 года в районе Уразово держал оборону в течение недели 153-й гвардейский Уразовский артиллерийский ордена Кутузова III степени полк. За боевые заслуги в смертельных боях с врагом полк был удостоен наименования «Уразовский». Это единственный случай в истории Великой Отечественной войны, когда воинская часть получила почётное наименование, находясь в обороне;
в небе над валуйской землёй начал свой боевой путь Кожедуб И. Н., впоследствии трижды Герой Советского Союза, маршал авиации. Из 62 вражеских самолётов, сбитых им за годы Великой Отечественной войны, первых 6 он сбил в небе над Уразово.
С 1954 года после образования Белгородской области район вошёл в её состав. 1 февраля 1963 года был образован Валуйский сельский район[8]. Одновременно город Валуйки получил статус города областного подчинения. 7 декабря1995 года постановлением главы администрации Валуйского района и города Валуйки № 1515 утвержден герб Валуйского района и города Валуйки: в зелёном поле пирамида из золотых яблок. В вольной части герб Белгородской области.
В 1963 в состав Валуйского района вошёл Уразовский на фоне политики укрупнения районов в РСФСР.
Постсоветский период
С 1 января2006 года в соответствии с Законом Белгородской области от 20.12.2004 № 159[6] образовано единое муниципальное образование «Город Валуйки и Валуйский район» со статусом муниципального района. Город Валуйки вошёл в состав муниципального образования как городское поселение.
В муниципальный район «Город Валуйки и Валуйский район с января 2006 года до апреля 2018 года входили 16 муниципальных образований: 2 городских и 14 сельских поселений[6]:
Законом Белгородской области от 19 апреля 2018 года все городские и сельские поселения муниципального района были упразднены и путём их объединения преобразованы в Валуйский городской округ[10].
Валуйский район как административно-территориальная единица сохраняет свой статус, наряду с городом областного значения Валуйки[5]. Соответствующие городским и сельским поселениям муниципальные округа (административно-территориальные единицы муниципальных образований) не упразднены[11].
Объём отгруженных товаров собственного производства, выполнено работ и услуг собственными силами по обрабатывающим производствам за 2010 год — 10,43 млрд руб.