Buxoro viloyati Zarafshon tabiiy geografik rayonida joylashgan bulib, u Uzbekistonning markazida joylashib, shimoldan va garbdan Kizilkum, sharkdan Turkmaniston, janubdan Kashkadaryo rayoni bilan tutashgan. Bu rayon Zarafshon vodiysi va uning atrofidagi yerlarni uz ichiga oladi. Zarafshon rayonini shimol tomondan Nurota, Oktog, Koratog, Gubdun toglar, janub tomondan Koratepa, Zuyovuddin, Zirabulok toglari, sharkdan Turkiston, Zarafshon toglarining garbiy tarmoklari, janubi-garbidan Sandikli kum chuli urab turadi. Vodiyning sharkiy va garbiy kismlari relefi, iklimi, tuprok va usimliklari bir-biridan anchagina fark kiladi. Sharkiy kismida tog tizmalari, ular orasidagi vodiylar, tog oldi tekisliklari obod voxalardan iborat bulib, uning garbiy kismi uchun keng tekislik va kumli chullar, past kirlar, daryo yokasi buylab chuzilgan voxalar xos.