Ключе́вский райо́н — административно-территориальное образование (сельский район) и муниципальное образование (муниципальный район) в Алтайском крае России.
Район расположен в западной части края и граничит на западе с Павлодарской областью Казахстана, на севере с Кулундинским, на востоке с Родинским районом, на юго-востоке с Волчихинским районом, на юге с Михайловским районом
Рельеф — равнинный. Абсолютные высоты 125-160 м. Климат резко континентальный. Средняя температура января −18,6 °C, июля +20,8 °C. Годовое количество атмосферных осадков 270 мм. На территории района 26 озёр. Почвы каштановые. Растут берёза, осина, тополь, вяз, клён, сосна, степное разнотравье. Обитают из зверей: лиса, заяц, корсак, ондатра, хорёк, лось, косуля, белка, рысь; из птиц — гуси, журавль-красавка, лысуха, тетерев, куропатка.
Ключевский район относится к Западно-Сибирской физико-географической стране; Кулундинской провинции; Сухостепной подпровинции. Включает Шарбактинский и Кулундинский физико-географические районы.
Ключевский район находится в западной части Алтайского края на границе с Казахстаном. В геологическом отношении территория однородна: территория Ключевского района расположена в пределах Кулундинской тектонической впадины Западно – Сибирской плиты. С геологическим строением тесно связан рельеф территории. Рельеф Ключевского района довольно однообразен. Данная территория расположена в пределах Кулундинской равнины, сложенной озерными и озерно-аллювиальными отложениями. Рельеф слабоволнистый, местами осложнен гривами и холмами (особенно в западной части района, где расположен сосновый бор), котловинами выдувания и многочисленными плоскими «степными блюдцами». Поверхностные породы представлены песками, супесями, суглинками. К пониженным участкам в рельефе приурочены озера. На территории района значительны ресурсы гипса и мергелей. Их отложения наблюдаются в озерах. На юге расположено Петуховское месторождение мергелей, а в юго-восточной части - месторождения гипса. В северо-восточной и северо-западной части района расположены месторождения кирпично-черепичной глины (Ключевское, Петуховское, Каипское). Ресурсы глинистых пород являются сырьевой базой для производства строительных материалов.
Ключевское месторождение подземных промышленных вод расположено в районе озер Кривая Пучина – Толубай. Средняя мощность водоносного горизонта 8,1 м. Концентрация минерализованных вод изменяется от 24,8 до 255,6 г/л.