Площадь 2 251,5 км² (4-е место среди районов). Район граничит с Ковровским, Селивановским, Муромским и Гороховецким районами Владимирской области, а также с Пестяковским и Южским районами Ивановской области. Расположен в пределах Волжско-Окского междуречья, с многочисленными озёрами ледникового и пойменного происхождения. Наиболее крупные среди них — Кщара (Кшара), Санхар (Санхр), Великое. Преобладающим типом почв являются дерново-, слабо-, и среднеподзолистые различного механического состава. Почти 50 % площади покрыто лесом, основные лесообразующие породы — сосна, ель, берёза, осина, дуб, ольха. Минерально-сырьевые ресурсы представлены месторождениями легкосплавных глин, песка, гипса, карбонатных пород.
На 1 января 1940 года в состав района входило 16 сельсоветов: Барско-Татаровский, Вязниковский, Денисовский, Илевниковский, Козловский, Лосевский, Лужковский, Лукновский, Мало-Удольский, Мстерский, Осинковский, Паустовский, Перовский, Песковский, Сарыевский, Станковский[7].
27 апреля 1947 года посёлок Лукново отнесен к категории рабочих поселков.
В 1950 году образован рабочий посёлок Октябрьский, ликвидирован Лосевский сельсовет.
В 1954 году Вязниковский и Песковский сельсоветы объединены в Федурниковский сельсовет, Лужковский сельсовет вошёл в состав Мало-Удольского сельсовета.
В 1958 году упразднены Лукновский и Илевниковский сельсоветы.
В 1959 году после ликвидации Фоминского района в состав Вязниковского район передан Гришинский сельсовет, упразднён Раменский сельсовет.
1 февраля 1963 года был образован Вязниковский сельский район с центром в городе Вязники в составе 26 сельсоветов: 12 сельсоветов Вязниковского района (Барско-Татаровский, Гришинский, Денисовский, Козловский, Коурковский, Мало-Удольский, Осинковский, Паустовский, Перовский, Сарыевский, Станковский, Федурниковский); 7 сельсоветов Гороховецкого района и 7 сельсоветов Никологорского района.
12 января 1965 года Вязниковский сельский район был преобразован в Вязниковский район в составе рабочих посёлков Никологоры, Мстёра, Лукново, Стёпанцево и 17 сельских советов (Барско-Татаровский, Больше-Высоковский, Буторлинский, Галкинский, Илевниковский, Козловский, Коурковский, Малоудольский, Октябрьский, Осинковский, Паустовский, Сарыевский, Сергиево-Горский, Станковский, Степанцевский, Шатневский, Эдонский), 10 сельсоветов перешли в состав Гороховецкого района.
В 1967-68 годах рабочие посёлки Октябрьский и Нововязники переданы из подчинения городского совета Вязников в состав Вязниковского района.
В 1983 году образован Вязовский сельсовет с центром в посёлке Мстёра.
В 1986 году Коурковский сельсовет переименован в Чудиновский с центром в деревне Чудиново[8].
В соответствии с Законами Владимирской области от 10 октября2001 года № 81-ОЗ[9] и от 24 октября2001 года № 91-ОЗ[10] город Вязники и Вязниковский район были объединены в одно муниципальное образование — округ Вязники.
До 2002 года в состав района входили 6 посёлков городского типа (Лукново, Мстёра, Никологоры, Нововязники, Октябрьский, Стёпанцево) и 19 сельских советов (с 1998 года — сельских округов): Барско-Татаровский, Большевысоковский, Буторлинский, Галкинский, Илевниковский, Козловский, Малоудольский, Октябрьский, Осинковский, Паустовский, Приозёрный, Пролетарский, Сарыевский, Сергиево-Горский, Станковский, Степанцевский, Чудиновский, Шатневский, Эдонский.
В соответствии с Законом Владимирской области от 11 ноября 2004 года № 172-ОЗ муниципальное образование округ Вязники было наделено статусом муниципального района, в составе которого были образованы три городских поселения[12].
В соответствии с Законом Владимирской области от 16 мая2005 года № 62-ОЗ[13], отменившим действие предыдущего закона, муниципальное образование округ Вязники было вторично наделено статусом муниципального района, переименовано в Вязниковский район и в его состав вошли 7 муниципальных образований (3 городских поселения и 4 сельских поселения), город Вязники вошёл в состав муниципального района как городское поселение, посёлок городского типа Нововязники вошёл в состав города Вязники как микрорайон.