Ахсуйский район расположен на 156 км к западу от города Баку, на шоссейной дороге Баку-Казах. Горная часть расположена на высоте 700-1000 м от уровня мирового океана. Для горных зон с реками, ущельями и оврагами характерен сложный рельеф. Мелкие серые горы, начиная с берегов Геокчая до Пирсаатчая, образуют Ширванский горный хребет. На этих участках, состоящих из невысоких гор, в направлении запад-восток простираются Хингарские, Гюрджуванские, Нуранские, Кяркиджские, Геседские, Лянгябизские луга. Северная граница Ширванской долины называется Гарамярьям ясамалы, а участок выхода Гирдыманчая на Ширванскую долину называется Ханчобанской долиной.
Район включает в себя город Агсу и 78 сел.
Климат этого региона состоит из полупустынного, сухого (юг) типа климата с умеренно-теплой зимой и умеренно теплого (север) типа климата с засушливым летом. Зима бывает засушливой, солнечной, с малым количеством осадков.
Среднегодовая температура воздуха равна 13-14 С. Среднемесячная влажность в течение года бывает 50-81 %. Среднегодовое количество осадков - 400 600 мм.
В районе находится множество памятников древней архитектуры. Среди них: Некрополь Гарачуха (период поздней бронзы - ранний железный период) на востоке от села Нуран, кладбище I века вблизи села Гырлар, храм античного периода у села Нюйдю и многие другие.
Агсуинский район создан 8 октября 1943 года. В 1963 году он был ликвидирован и передан в состав Кюрдамирского района, а в 1965 вновь стал независимым районом.