Район расположен в северо-восточной части Кемеровской области по обе стороны Транссибирской железнодорожной магистрали. Район граничит: на севере с Зырянским районом Томской области, на востоке – с Ижморским районом, на юго-западе – с Кемеровским и Яшкинским районами Кемеровской области.
Площадь района 634 кв. км. (634206 га.).
Население – 72 тысячи человек. В самом посёлке население 14 тысяч человек.
Климат на территории района резкоконтенентальный, температура воздуха: изотерма января минус 25 градусов, июля – плюс 18 градусов.
Район располагает запасами каменного угля, песчано-гравийной смеси, кварцевого песка, мрамора, габбро, строительного камня, щебня, глины, торфа, известняка, значительными запасами гидроэнергии.
Почвы в районе серые лесные, пригодные для сельскохозяйственного использования. Средняя оценка качества (бонитет) земель 268 баллогектаров. По данным мониторинга земель, который ведут с 1994 года Алтайский и Кемеровский институты, почвы Яйского района одни из самых экологически чистых в Кузбассе. Из культурных растений в районе возделывается пшеница, овёс, ячмень, горох, рожь, гречиха, рапс, просо, кукуруза и подсолнечник на силос, картофель, овощи.
Район относится к лесостепной зоне. Тип растительности – тёмнохвойные южно-таёжные леса (берёза, осина, в небольшом количестве имеются лиственница и кедр). Из кустарниковых – черёмуха, калина, боярка, малина, чёрная и красная смородина, шиповник, жимолость. Основу травостоя составляют: тимофеевка, пырей, мятлик, костёр, дикий клевер и т.д.
Из диких животных и птиц водятся: лось, козы, косули, медведь, лиса, волк, рысь, горностай, хорёк, заяц, колонок, барсук, бурундук, бобёр, белка, ондатра, гуси, утки, куропатки, глухари, рябчики, тетерев, журавли.
Главной водной артерией в районе является река Яя, из притоков реки Яя – Золотой Китат. Притоком Золотого Китата является река Алчедат. Река Яя не судоходна, но имеет большое лесосплавное значение. Реки имеют важное значение для района в использовании их как источник энергии и для развития водоплавающей птицы и рыболовства.
