Территория района делится на две неравные части. Большую часть занимает Западно-Сибирская равнина, расположенная на молодой палеозойской платформе. Это одна из крупнейших аккумулятивных равнин мира с высотами до 200 м, однообразным слабопересеченным рельефом, значительно заболоченная. На юге лежит Алтайская горная страна, принадлежащая каледонской и герцинской складчатости. Это самая высокая часть района. Наивысшая точка — г. Белуха (4506 м).
