Питерский район расположен на крайнем юго-востоке Левобережья. Границы: на юго-востоке – с Казахстаном, на юге – с Волгоградской областью, на западе – с Краснокутским, на севере – с Фёдоровским и Ершовским, на востоке – с Новоузенским районами Саратовской области. Районный центр размещается в селе Питерка, удаленном от Саратова на 180 км.
Площадь района - 2,6 тыс. кв.км. Протяженность с запада на восток – 63 км, с севера на юг – 66 км.
На территории района имеются небольшие запасы песка, глины, месторождение природного газа. Основная деятельность района - сельскохозяйственное производство.
Промышленность представлена предприятиями, перерабатывающие сельскохозяйственное сырье.