Сосновский район расположен в лесостепной зоне. Леса преимущественно лиственные (береза) и сосновый бор. Более значительные леса находятся на севере и на западе района. Животный мир достаточно разнообразен: косули, лисы, енотовидные собаки, зайцы. В озерах водятся карп, карась, сиг, пелядь, ротан, окунь, на болотах гнездятся перелетные птицы.
Как и вся Челябинская область, Сосновский район расположен в умеренном континентальном климате, с холодной зимой и теплым сухим летом.
Комфортный период для жизни и деятельности человека составляет 170-175 дней при среднесуточной температуре 15 градусов. Климатические условия благоприятны как летом, так и зимой, особенно если населенный пункт расположен вблизи лесов. Территория района представляет собой холмисто-увалистую равнину. На протяжении долгих лет считалось, что район не представляет большого интереса с точки зрения полезных ископаемых. Но это не так. Коренные породы – граниты, серпентиниты, диабазы. В последние годы обнаружены Томинское меднорудное и Теченское железорудное месторождения – оказались привлекательными для металлургических заводов области. На территории района встречаются так же железная руда, медь, цинк, каолин, цементные и кирпичные глины, ,пески, золото, торф, сапропель.
Сосновский район располагает довольно богатой сетью озёр. В районе их насчитывается 15. Большая часть озер расположена в северной части района (Касарги, Урефты, Агачкуль, Малый Кисегач, Киржакуль, Узынкуль). Самое большое и глубокое озеро в районе – Касарги.
В пределах района протекает 5 заметных рек: Миасс, Бишкиль, Биргильдинка, Теча и Зюзелга. Пригодны для отдыха Бишкиль и Миасс.
Особо охраняемые территории:
- Ужовский бор – Ботанический памятник природы. Расположен в 500 метрах от деревни Ужовка и 6 км от села Долгодеревенское. Вытянут вдоль реки Зюзелга. Уникальность бора: здесь в естественном состоянии сохранился сосновый бор со своей редкой растительностью. Охраняемое растение: прострел раскрытый.
- Каштакский бор – Ботанический памятник природы областного значения. Имеет статус лесопарка. Бор является местом обитания фоновых и редких видов животных и растений. Среди редких животных здесь обитают углозуб сибирский и махаон.
- Харлушевский природный заказник – является резерватом редких и охраняемых видов флоры и фауны. В Красной книге Челябинской области зарегистрированы 15 видов флоры и фауны. На территории заказника находятся выявленные археологические памятники – курганные могильники Харлуши-2, Милюки-1, Туктубаево-2.
.