Расположен в юго-восточной части Чувашской Республики. Территория района 630,3 км², протяженность в широтном и меридиональном направлениях 32 км. С севера граничит с Канашским, на юге с Батыревским, с запада с Ибресинским, с востока с Яльчикским районами; восточная граница на протяжении 12 км проходит с Республикой Татарстан (Кайбицкий район).
Наиболее крупные поселения района — центральные усадьбы, по численности жителей они превосходят средние по величине населённые пункты в 1,5 раза. Поселения вытянуты вдоль оврагов и дорог. Характерно наличие групп территориально сближенных поселений, которые практически слились.
Комсомольский район расположен в пределах Чувашского плато. Рельеф представляет собой холмистое плато, расчленённое многочисленными оврагами глубиной — от 2 до 10 м на ряд пологих увалов и отдельных возвышенностей. Полезные ископаемые невелики. Кирпичные глины и суглинки залегают в месторождениях Дубовское, Сюрбеевское, Старовыслинское. Все они эксплуатируются одноимёнными кирпичными заводами. Строительные пески, залегающие в Старовыслинском месторождении, пригодны для дорожного строительство, для штукатурных и кладочных растворов.
Климат района умеренно континентальный с устойчивой морозной погодой зимой и довольно теплым сухим летом. В январе средняя температура −13 °C, абсолютный минимум −42 °C; средняя температура июля, самого тёплого месяца, 18,7 °C, абсолютный максимум 37 °C. В среднем за год выпадает 490 мм осадков, преимущественно в тёплый период.
Речная сеть представлена верховьями Кубни с притоками и Малой Булы. Озера единичны и малы по размерам. Водные ресурсы ограничены и почти на 90 % сосредоточены в стоке Кубни и очень незначительно в стоке Малой Булы.
На севере района распространены дерново-подзолистые почвы, на большей части территории господствуют чернозёмы. Запад района характеризуется господством песчаных подзолистых почв с участками супесчаных и суглинистых серых лесных почв.
Территория Комсомольского района относится к двум лесорастительным зонам: большая часть района степная, где на месте степной растительности — сельскохозяйственные земли; на юге и западе — хвойная растительность. Лесистость района составляет 23 %. Животный мир: на распаханных водоразделах встречаются тушканчик, горностай, ласка, волк, по мелким водотокам норка; в хвойных насаждениях живут лось, лисица, белка, куница, редко — кабан; в лиственном и смешанном лесу обитают лось, кабан, лисица, заяц-беляк.
Ведущая отрасль хозяйства района сельское хозяйство, где в равной степени развиты растениеводство и живодноводство. Растениеводство специализируется на производстве зерна, картофеля, овощей открытого грунта. Специализация живодноводства — мясо-молочное скотоводство, свиноводство, овцеводство, коневодство, пчеловодство.
Промышленность развита слабо и представлена предприятиями по переработке местного сельскохозяйственного и природного сырья. Предприятия района занимаются ремонтом сельхозтехники, производят кабельные изделия, кирпич, пиломатериалы, мебель для местного потребления, товары культурно-бытового и хозяйственного назначения, строчевышитые изделия, пиво и безалкогольные напитки, пиломатериалы, хвойно-витаминную муку, хлебобулочные изделия.
Весь объём грузовых и пассажирских перевозок района выполняет автомобильный транспорт. Основу транспортной сети составляют автодорога «Цивильск—Ульяновск—Сызрань»; «Чебоксары—Ибреси—Батырево—Яльчики» и ряд дорог местного значения.