Самые крупные реки района — Бисерть и Серга с притоками. Административный центр расположен в суженной долине реки Серга и образованного ею пруда, от горы Аптечной до горы Кабацкой.
Нижнесергинский муниципальный район уникален по своим природно-географическим условиям: на его территории насчитывается восемь памятников природы. По течению рек имеются многочисленные живописные скалы. Главное богатство района — хвойные леса. К памятникам природы относится Нижнесергинская дубрава. Создан Нижнесергинский природный парк «Оленьи ручьи». На базе местных вод работает старейший на Урале Нижнесергинский бальнеологический курорт.
На территории района развиты цветная и черная металлургия, машиностроение, сельское хозяйство. Через Нижние Серги проходит железнодорожная магистраль Екатеринбург — Казань.