Прибайкальский район Бурятии находится в центре байкальского побережья, в восточной его части. На севере граница района, которая отделяет его от Баргузинского района, пролегает по акватории реки Турки, а также пересекается с Баргузинским трактом на 220-м км, возле поселка Катково. На востоке район граничит с Баунтовским, Заиграевским и Хоринским районами Республики Бурятии, граница пролегает по горному массиву Улан-Бургасы. На западе район соприкасается с Иркутской областью, естественной границей является акватория озера Байкал. На юге граница с Иволгинским, Заиграевским и Кабанским районами проходит от берега оз. Байкал через Приморский хребет, реку Селенгу, автотрассу Улан-Удэ – Иркутск на 423-м км и Баргузинский тракт на 18-м км от республиканского центра.
Климат района суровый, резко континентальный. Зимой средняя температура составляет –24,1 °С, летом – +16,6 °С.
На территории района находится часть побережья оз. Байкал. Береговая линия протянулась на 94 км. Есть много целебных аршанов; в поселке Ильинка, селе Горячинск и вдоль побережья озера Котокель находятся курортные объекты. По территории Прибайкальского района протекает глубоководная река Селенга, которая впадает в оз. Байкал; пролегает Восточно-Сибирская железная дорога.
По сравнению с остальными районами Бурятии Прибайкальский лучше всего оснащен транспортной связью, которая в настоящее время непосредственно определяет успешность развития всех отраслей хозяйства, обеспечивает высокое качество пассажирских и грузовых перевозок. Помимо этого наличие транспортных коммуникаций напрямую связано с созданием неповторимого имиджа сел и поселков, усовершенствованием санитарных и культурно-эстетических норм жизни. В районе развиты все основные виды транспорта: воздушный, железнодорожный, автомобильный и речной. Общая длина транспортных артерий в Прибайкальском районе составляет: автомобильных – 258 км, речных – 48 км, железнодорожных – 42 км.