Район расположен в центральной части Забайкальского края. Район занимает преимущественно равнинные и низкогорные территории междуречий рек Ингода, Шилка, Онон. Хребты Борщовочный, Могойтуйский и Нерчинско-Куэнгинский окаймляют междуречья. Приречная Ингодинская равнина сменяется среднегорными территориями с высотами 1000—1200 м. Имеются месторождения строительных материалов, бурого угля, золота: Апрелковское месторождение золота, Боец — месторождение аквамарина, топаза, дымчатого кварца, Завитинское редкометалльное месторождение, Ингодинское месторождение подземных вод, Кангинское месторождение цветных камней, Полиминеральная жила месторождения турмалина, Стрелкинское проявление берилла, Шамболихинское месторождение облицовочного камня и др.
Климат резко континентальный с жарким летом и холодной малоснежной зимой. Средняя температура в июле +18 ÷ +20 °C (максимальная +38 °C), в январе −28 ÷ −30 °C (абс. минимум −47 °C). Количество осадков не превышает 300—400 мм/год. Особенно засушливы весна и нач. лета. Продолжительность вегетационного периода от 120 до 150 дней. По территории района протекают реки Ингода, Онон, Шилка. Распространены почвы мучнисто-карбонатные глубокопромерзающие, лугово-чернозёмные и мерзлотные лугово-лесные, в горах — малокарбонатные глубокопромерзающие чернозёмы, переходящие в мерзлотно-таёжные дерновые почвы. Леса главным образом горные лиственничные. Безлесные участки заняты преимущественно пижмовыми, типчаковыми и вострецовыми степями. Лесостепь тяготеет к увалистым равнинам и низкогорьям. В долинах рек сырые солонцеватые злаковые и другие луга в сочетании с осочниками и местами с кустарниками.
В Шилкинском районе 43 населённых пункта, в том числе 3 городских (1 город и 2 посёлка городского типа) и 40 сельских (из них 1 посёлок при станции и 39 сёл)[18]:
14 апреля 2000 года был упразднен прииск Апрелково[20].
Законом Забайкальского края от 25 декабря 2013 года было решено образовать на территории района новые сёла: Нижнее Галкино (путём выделения из села Галкино) и Нижнее Номоконово (путём выделения из села Номоконово) [21]. На федеральном уровне им были присвоены наименования Распоряжением Правительства России от 13 мая 2015 года № 860-Р[22].
В 2018 году статус пгт Арбагар был изменён на село[23].
Экономика
Промышленность Шилкинского района представлена железнодорожными предприятиями, энергетикой и горнорудными предприятиями. На его территории расположено Арбагарское буроугольное месторождение, запасы которого составляют около 90 миллионов тонн, Холбонское и другие месторождения. На станции Холбон расположена крупная электростанция(демонтирована), подающая ток горнорудным предприятиям области. По целевой федеральной программе «Либтон» работает горнорудное редкометаллическое предприятие Забайкальский ГОК.
Сельское хозяйство района относится к наиболее развитым в Забайкальском крае.
Шилкинский район вообще располагает большими возможностями в увеличении производства и продажи государству сельскохозяйственной продукции, но в силу слабой экономической базы Забайкальского края, он реализует эти возможности далеко не в полной мере.