В рельефе заповедника господствуют невысокие холмообразные горы с вершинами Пирсейидаг (609 м), Налбондаг (473 м), Арчандаг (476 м), Олмездаг (544 м) и другие. Они имеют, как правило, крутые, местами обнаженные эродированные склоны и отделены друг от друга глубокими узкими долинами; 24% поверхности склонов имеют крутизну до 10°, 46% — 10—20°, 30% — более 20°. Северные склоны более пологие и покрыты лесами, южные крутые (25— 60°) и сильно эродированы. Вообще процессы выветривания очень широко развиты на территории заповедника, и поэтому земли здесь сильно поражены эрозией. Это так называемые бедленды, их площадь в заповеднике 2400 га (19,4%).

Климат сухой субтропический. Средняя температура воздуха за год 14,2°; средняя январская 1,9°; средняя июльская 26,4°. Абсолютный минимум —16°, абсолютный максимум 41°. Сумма температур выше 10° составляет 4529°. Средняя дата первых осенних заморозков — 29 ноября, последних весенних — 20 марта. Морозы бывают редко, только в некоторые годы почвенный слой замерзает на 5—10 см.

Годовое количества осадков немного превышает 500 мм, максимальное количество выпадает весной, в начале лета и осенью. В холодный период года выпадает 54% осадков. Относительная влажность воздуха в среднем 71%. Годовое испарение около 950 мм.

Незначительное количество осадков, высокое испарение и преобладание поверхностного стока препятствуют развитию гидрографической сети. Кроме двух рек в заповеднике имеются три родника: Дадлабулаг, Бухлубулаг и Сулейманбулаг.

На состояние почвенного и растительного покрова большое влияние оказывают экспозиция и крутизна склонов: на северных, менее крутых склонах нормально развивается растительность, в том числе лесная, эрозия здесь выражена слабо, почвенный покров относительно развитый, средней мощности. На южных склонах картина совершенно иная: они обнажены, сильно эродированы.

Уничтожение леса на больших площадях привело к тому, что в этом районе на месте коричневых лесных почв образовались остепненные коричневые и серо-коричневые почвы. На территории заповедника распространены коричневые горнолесные (41,6%), серо-коричневые (25,8%), горно-коричневые (13,3%) и бурые (4,8%) почвы. Эрозией в той или иной степени затронуто 88,6% площади заповедника. Особенно подвержены эрозии серо-коричневые (100%), остепненные горно-коричневые (94%) и коричневые горнолесные (89%) почвы. Наиболее устойчивы к эрозии бурые почвы (3%). На участках с лесной растительностью почвы эродированы на 6—11% меньше, чем на голых склонах.