Старобільський район розташований у північно-східній частині Луганської області, на історико-етнографічній території Слобожанщини. На сході межує з Росією.
Селище міського типу Мілове є найсхіднішою точкою України – державний кордон і лінія Північно-Кавказької залізниці фактично ділять його на дві частини, при чому з російського впритул розташоване селище Чорткове.
В межах району протікає річка Айдар, розташовується Біловодський регіональний ландшафтний парк з Юницьким ботанічним заказником, в якому діє музей Юницького.
Адміністративним центром Старобільського району є місто Старобільськ. Тут розташовані такі історико-культурні пам'ятки, як Старобільський жіночий монастир "Всіх скорботних Радість", будівля Катерининської жіночої гімназії, фраг ...