Район расположен на обоих берегах Камы и состоит из левобережной и правобережной части. Орджоникидзевский район находится выше по течению Камы, чем остальные районы и прилегает к Камскому водохранилищу, а также впадающей в него реке Чусовой. На территории района находится Камская ГЭС. Также в Орджоникидзевском районе протекают реки Васильевка и Гайва.
Орджоникидзевский район включает 25 микрорайонов: Банная Гора, Бумкомбинат (Бумажник, Голованово), Васильево, Верхняя Мостовая, Гайва, Гремячий, Домостроительный, Заозерье, КамГЭС, Камский, Кислотные Дачи, Лёвшино, Лесной-1, -5, Малые Реки, Молодёжный, Нижняя Мостовая, Новогайвинский, ПДК, Плотинка (микрорайон), Промзона 3, Соцпосёлок, Фрунзе, Химики, Чапаева, Чусовской Водозабор, Январский.