Подольский район расположен к востоку от Ополья, охватывает Тернопольскую равнину, массив Вороники, Толтровый кряж, южный приднестровский склон Подольского плато от устья р. Стрыпа на западе до Толтрового кряжа на востоке (Западно-Подольское Приднестровье).
Это южная часть Подольской возвышенности, сложенная мощной толщей ордовикских, девонских, меловых и неогеновых осадочных образований (известняков, мергелей, песчаников).
Антропогеновые отложения, перекрывающие маломощным слоем коренные породы, представлены продуктами их выветривания, лессовидными суглинками, древними и современными аллювиальными образованиями, галечниками, слагающими террасы р. Днестр и его притоков.
Подольский район имеет общий наклон поверхности с севера на юг: если на северной окраине абсолютные высоты составляют 400 м, то на юге они снижаются до 320 м, а в долине р. Днестр — до 150−110 м.
В отличие от других областей Подольский район характеризуется ландшафтами с высокой земледельческой освоенностью. Пахотные земли составляют 75—80% угодий, залесенность — 10%.
В современной ландшафтной структуре Подольский район сочетает лесостепные и лугово-степные преобразованные природно-территориальные комплексы.
В северной части области заметно выделяются структурно-денудационные сильно расчлененные холмогорья с серыми лесными почвами, дубово-буковыми лесами.
В ландшафтной структуре Подольского района значительное место занимают овражно-балочные местности и речные долины. Лугово-степные ландшафты почти полностью освоены. Распаханность здесь составляет 75—85%. Это лучшие земли для выращивания озимой пшеницы, сахарной свеклы, кукурузы, картофеля и других культур.
Склоны речных долин крутые, почти отвесные, что характерно для внешних дуг врезанных меандр. Эти склоны покрыты низкорослыми лесами и кустарниками из граба, вяза, липы, лещины, бересклета, которые предохраняют их от разрушающих эрозионных процессов.
На перекрывающих лессовых породах Подольского района сформировались оподзоленные черноземы, серые лесные почвы. Это лучшие земли, пригодные под сады, огородные культуры. Склоны долин прорезаны оврагами и балками. Здесь наблюдаются ущелья с крутыми склонами и ступенчатыми днищами.
Подольский район — это место многочисленных карстовых пещер, залесенные и скалистые урочища создают предпосылки для более интенсивного использования толтровых ландшафтов в рекреационных, познавательных и природоохранных целях.
Уникальная природа толтровых ландшафтов, близко расположенные оригинальные природные, исторические и рекреационные объекты — благоприятные условия для организации на этой территории природного национального парка.
В Приднестровье находятся крупнейшие карстовые пещеры, среди которых самые длинные в мире пещеры-лабиринты. Для пещер характерны узкие (1,5—2 м) ходы, приуроченные к тектоническим трещинам, огромные залы, горизонтальные или сферические своды, камины, стенки которых покрыты разноцветными кристаллами гипса.
Карстовые пещеры — важнейший объект спелеологических, геологических и гидрологических исследований. Многие из них взяты под охрану.