Ольховский район находится в самом сердце Волгоградской области, географически располагаясь практически в центре региона. Он граничит сразу с шестью другими районами: на юге — с Иловлинским и Дубовским, на западе — с Фроловским, на востоке — с Камышинским, а на севере — с Даниловским и Котовским.