Розташований у центрі Львівської області. Район підковою оточує Львів, і його жителі часом жартують, що "Львів — то таке село в Пустомитівському районі".
Територія району має хвилясто-рівнинну поверхню і є своєрідною комбінацією поліських та опільських ландшафтів, на яких поширені луки, пасовища, дубово-грабові ліси із домішками ясена, осики, смереки та берези.
Районний центр — місто Пустомити — розташоване у межиріччі Щирки та її притоки Ставчанки (басейн Дністра) 19 км на південний захід від Львова. Місто вперше згадується в 1441 р. у Львівській судовій книзі. У той час через Пустомити проходив торговельний шлях, тут збирали королівське мито. Це, вочевидь, і дало назву селу — спочатку Мито, а потім транформувалося у Пустомити.
У Пустомитах є значні джерела сірчаної води, яка майже не відрізняється від Великолюбінської. Її лікувальні властивості відзначалися ще в 1791-1795 рр. У 1880 р. власник села Дунка, сподіваючись на великі прибутки, побудував тут лікувальний заклад, який швидко розширювався.
Наявність у Пустомитах та його околицях запасів вапняку призвела до заснування вапняних заводів. Так у 1870 р. тут засновано підприємство для випалювання вапна. Розвитку виробництва вапна сприяла і побудова залізниці Львів-Стрий, що пройшла через Пустомити.