Герб района утвержден решением Совета народных депутатов Кантемировского муниципального района от 18 июля 2007 года №363 и внесен в Государственный геральдический регистр РФ под №4115. Описание герба:

"В червлёном (красном) поле под лазоревой (синей, голубой) главой, обременённой сообращённо выходящими из серебряных облаков руками естественного цвета и с серебряными рукавами, соединёнными в рукопожатии, – золотая фигура, образованная вверху – церковной главкой под малым крестом, утверждённым на шаре, посередине – большим бруском, а внизу – бастионом, заполненным тем же металлом".

Герб языком символов и аллегорий отражает исторические, природные и экономические особенности Кантемировского муниципального района.
Центром района является рабочий посёлок Кантемировка. История его возникновения связана с именем Дмитрия Кантемира – одного из сподвижников Петра I. Из всех пожалованных ему имений он создал обширное владение, владельцем которого после его смерти стал старший брат Константин Кантемир. Именно он основал в 1742 году на воронежских землях слободу, которая долгое время именовалась Константиновка – Кантемировка. Две выходящие из облаков руки, совершающих рукопожатие, взяты из родового герба Кантемиров и напоминают нам об основателе слободы. Рукопожатие в гербе Кантемиров символизирует верность, тогда как облака указывают на возвышенную, неземную природу верности. Он также символизирует дружбу и многонациональность района.Символика основной фигуры герба, образованной церковной главкой, раскрытой книгой и крепостным бастионом, многозначна.
Церковная главка говорит о том, что после постройки деревянной Дмитриевской церкви в 1750 году хутор стал слободой Константиновкой, а по местному – Кантемировкой. В конце XVIII века в Кантемировке была построена каменная церковь. Главка также символизирует духовное наследие, нравственное очищение, возрождение, покаяние.
Стилизованная раскрытая книга символизирует просвещение, науку, прогресс и характеризует район как развивающийся.
Крепость бастион символизирует то, что кантемировцы героически участвовали в обороне рубежей нашего государства. Кантемировские сёла и хутора возникли в XVIII веке, эта местность постоянно подвергалась нападениям со стороны степняков-кочевников. Бастион говорит нам и об ожесточенных боях по освобождению Кантемировки в годы Великой Отечественной войны. Освобождение Кантемировки явилось оним из этапов в ходе проведения наступательной операции «Малый Сатурн» на среднем Дону в декабре 1942 года. Удар по Кантемировке наносился с ходу по её юго-восточной части. 66-ая танковая бригада неожиданным ударом сбила противника с прилегающих к станции высотам и вышла на её восточную окраину. Приказом Верховного Главнокомандующего за храбрость, мужество и отвагу, проявленные в боях за Кантемировку, 17-й танковый корпус был преобразован в 4-йгвардейский и получил почётное наименование Кантемировский. Это почётное имя гвардейцы-кантемировцы пронесли на своей броне от берегов Дона до стен Берлина.
Серебро в геральдике – символ благородства, чистоты, справедливости, великодушия, а также мира. Золото – символ урожая, изобилия и плодородия – аллегорично показывает развитый аграрный сектор экономики Кантемировского района. Вместе с тем, золото символизирует величие, уважение, прочность, интеллект, а также свет и духовность. Красный цвет в геральдике символизирует жизнеутверждающую силу, мужество, праздник, красоту и труд. Лазурь (синий, голубой) – символ возвышенных устремлений, мышления, искренности и добродетели.
Авторская группа:
Идея герба: Юрий Мясоедов (р.п. Кантемировка), Тихон Руденко (р.п. Кантемировка), Константин Мочёнов (Химки).
Обоснование символики: Юрий Коржик (Воронеж).
Художник и компьютерный дизайн: Оксана Афанасьевна (Москва)".

Материалы сайта Кантемировского района.