Rayon ərazisi Həkəri, Tərtər çaylarının yuxarı axınlarında və suayrıcılarında yerləşib, mütləq yüksəkliyi 1700-1800 m- lə 3600 m arasında dəyişir. Şimalda Murovdağ, şərqdə Qarabağ silsiləsi və qərbdə Ermənistan ərazisi ilə sərhədlənir. Ərazisi əsasən Poliosen - Dördüncü dövrün vulkan püskürmə materiallarından (lava)  təşkil olunmuşdur. Bu süxurlarda qar və yağış suları intensiv olaraq daxili qatlara süzüldüyündən səth axımı nisbətən zəifdir və ərazidə su qıtlığı yaradır. Səth axımına yalnız çay dərələrində çaylar, bulaqlar şəklində təsadüf olunur. Vulkanik yaylada 20-yə yaxın vulkan və buzlaq mənşəli kiçik yüksək dağ gölləri vardır. Vulkan lavalarının fiziki - mexaniki parçalanması sayəsində çınqıllıqlar və daşlıqlar burada geniş sahə (100 km²) tutur və dağ çəmənliklərinin məhsuldarlığına əsaslı təsir göstərir.

Ərazi alp, subalp və subnival – qayalıq landşaft komplekslərindən təşkil olunub, yay otlaqları kimi geniş istifadə olunur. Rayon ərazisində yerləşən Kəlbəcər İstisuyunun böyük müalicə və dağ - iqlim kurort əhəmiyyəti vardır. Lakin mühüm müalicə əhəmiyyətinə malik olan bu sudan onun imkanına nisbətən çox az istifadə olunur.