Площадь района — 3,6 тыс. км². Его протяжённость с севера на юг и с запада на восток составляет около 80 км. Граничит на юго-западе с Новгородской, на юго-востоке — с Тверской областью, на западе с Чагодощенским, на востоке — с Череповецким, на севере — с Бабаевским и Кадуйским районами Вологодской области. Город Устюжна расположен приблизительно в центре района.
Устюженский район лежит в бассейне Рыбинского водохранилища. Большинство рек относится к бассейну крупнейшей реки района — Мологи. Среди них Чагодоща, Кобожа, Кать. На юге района протекает река Звана (приток Рени) и несколько рек её бассейна. Значительная часть территории Лентьевского сельского поселения на севере района покрыта болотами (Дубровское, Воронской Мох, Косинское, Большой Мох, Семизерская Чисть, Большие Мхи). Здесь начинается Смердиль — единственная река района, относящаяся к бассейну Суды. Крупные озёра — Талец и Отно. Геология Устюженского района своеобразна.
История
Территория на которой ныне расположен район в летописях и других письменных источниках называлось Железным Полем, была в составе Угличского удела Московского государства, а с 1563 по 1685 год в составе Угличского уезда. А в 1685 году было предписано выделить из Угличского — Устюжно-Железопольский уезд, который просуществовал до 1927 года как Устюженский в составе Новгородской губернии (1727 года по 1918 год), а по ходатайству Демократического съезда Советов северных уездов Новгородской губернии 10-13 мая 1918 года из Тихвинского, Устюженского, Череповецкого, Кирилловского и Белозерского уездов была образована Череповецкая губерния, которая в 1927 году была упразднена и вошла в Ленинградскую область. Тогда же по постановлению Президиума ВЦИК 1 августа 1927 года в составе Череповецкого округа Ленинградской области из частей бывшей территории Устюженского уезда был образован Устюженский район. 23 июля 1930 года ЦИК и СНК СССР в соответствии с постановлением ЦК ВКП(б) издали постановление «О ликвидации округов» и Череповецкий округ был упразднён и район стал непосредственно входить в Ленинградскую область.
В связи с разделением в сентябре 1937 года Северной области на Вологодскую и Архангельскую к Вологодской области присоединены города и районы Ленинградской области: город Череповец, районы Череповецкий, Мяксинский, Пришекснинский, Петриневский, Кирилловский, Чарозерский, Вашкинский, Белозерский, Бабаевский, Кадуйский, Чагодощенский, Устюженский, Борисово-Судский, Шольский, Оштинский, Ковжинский, Вытегорский и Андомский.
В рамках организации местного самоуправления в границах района функционирует Устюженский муниципальный округ (с 2004 до 2022 года — муниципальный район).
Изначально в составе новообразованного муниципального района в декабре 2004 года были созданы 2 городских и 13 сельских поселений. В 2006 году посёлок имени Желябова получил статус сельского поселения, в 2007 году был изменён состав 3 поселений, а в 2009 году некоторые сельские поселения были объединены. В июне 2015 года были упразднены сельские поселения Моденское, Сошневское и посёлок имени Желябова и объединены в сельское поселение Желябовское с административным центром в посёлке имени Желябова[27].
2025 год — деревня Исаково включена в состав деревни Кузьминское
Транспорт
Через район проходят автомобильные дороги А114, Р84.
Археология
В деревне Куреваниха, рядом с местом впадения реки Касть в Мологу находится комплекс курганов XI—XII веков[36][37]. Весной 2008 года могильник у деревни Куреваниха, включающий сопки и полусферические курганы, был варварски разрушен грабительскими раскопками[38].