Равнинная часть заповедника составляет около 70% его общей площади, остальное приходится на отроги Малого Хингана. Среднеамурская равнина сложена неогеновыми и четвертичными иловато-суглинистыми озерными отложениями. На прилегающей к заповеднику низкой пойме Амура выделяются острова, косы и участки прирусловых пляжей. К высокой пойме приурочены древние и современные береговые валы, ложбины и старичные озера. Вторая (высотой 25–27 м) и третья (30–42 м) надпойменные террасы – слабонаклоненные к руслу Амура равнинные поверхности с грядами так называемых релок, ложбинами, и западинами (Мискина, 1971).

Абсолютные высоты отрогов Малого Хингана в среднем около 150–200 м, максимальные достигают 300–350 м. Основные горные породы – песчаники, сланцы, алевролиты, гранитоиды и порфириты, местами имеются выходы известняков. Преобладают слаборасчлененные пологие и средней крутизны горные склоны. Сположенные водоразделы, крутые (обычно южные) склоны с каменистыми россыпями и скальные участки занимают небольшую площадь.

Гидрографическая сеть заповедника сильно разветвлена. Наиболее крупные реки – Грязная, берущая начало в северной части заповедника, Урил и Мутная – левые притоки Амура. В отрогах Малого Хингана долины рек узкие, иногда каньонообразные, особенно в приводораздельной части, русла каменистые, течение быстрое, на некоторых участках порожистое. При выходе на низменность реки приобретают типично равнинный характер. Течение спокойное, берега и дно илистые, русла сильно меандрируют. В долинах часто встречаются низинные травяные болота, зарастающие водной растительностью старицы, протоки и многочисленные озера. Одна из наиболее крупных проток, Лебединая, расположена в южной части заповедника. Река Мутная в низовьях соединяется с Амуром сетью проток и озер глубиной 2–3 м.

Реки питаются главным образом за счет атмосферных осадков. Весенний паводок в период таяния снегов бывает обычно небольшим. Наводнения часты летом, во время продолжительных муссонных дождей.

Территория заповедника относится к Амуро-Уссурийскому климатическому району Тихоокеанской области умеренной зоны, выделяющемуся на Дальнем Востоке СССР наиболее теплым и влажным летом (Витвицкий, 1969). Основные черты климата определяются взаимодействием океанических и континентальных воздушных масс. Средняя годовая температура воздуха 1,2°, средняя температура самого холодного месяца (января) –25,6°, самого теплого месяца (июля) 20,5°. Продолжительность безморозного периода – 100–110, вегетационного – 140–160 дней. Среднегодовое количество осадков в равнинной местности – 550–600, в горной – 700 мм. Преобладающая часть осадков, нередко носящих ливневый характер, приходится на лето; зимой выпадает лишь 13–17% годовой нормы. Снежный покров маломощен, на равнине он сдувается сильными северо-западными ветрами, в результате чего почвы промерзают на 1,5–2 м. Приход влаги преобладает над испарением, что в сочетании с небольшими уклонами местности и тяжелым механическим составом грунтов приводит к переувлажнению и заболачиванию почв.

Зима холодная, солнечная, ветреная. Морозы, особенно в равнинной местности, достигают иногда –45–50°. Весна непродолжительная и в первой половине (март–апрель) довольно прохладная. В мае, в период начала вегетации древесной растительности, нередки заморозки, что может приводить к повреждению листьев широколиственных пород. Во второй половине мая и в начале июня бывают вторжения с территории Монголии сухого теплого воздуха с относительной влажностью всего 25–30% (дальневосточные “суховеи”). Лето теплое, дождливое. Разница между дневными и ночными температурами воздуха незначительна, что способствует пышному развитию луговой растительности, а на сопредельных сельскохозяйственных землях позволяет выращивать на зерно теплолюбивые культуры: сою, подсолнечник, кукурузу. Осень в заповеднике, как и на всем юге Дальнего Востока, – лучшее время года. До середины октября преобладают теплые солнечные дни, и на фоне обширных желтеющих лугов и интенсивно-голубого неба живописно выделяются пылающие яркими осенними красками рощи дубов, ильмов, кленов, берез и осин. Обычно зима вступает в свои права во второй половине ноября,, но оттепели возможны до конца декабря.

На равнинных травянистых участках развиты луговые почвы. Они формируются под вейниково-осоково-разнотравной растительностью при постоянном увлажнении почвенно-грунтовыми водами разной степени минерализации, залегающими на глубине 0,5–1,5 м (Афанасьева и др., 1979). Для луговых почв характерен хорошо развитый гумусовый горизонт темно-серого или серого цвета мощностью от 20 до 60 см, комковато-зернистой структуры. Встречающиеся в нижней части горизонта сизые и ржавые пятна свидетельствуют об оглеении. Эти почвы, которые в работах первых исследователей края именовались “амурскими черноземами”, содержат 5–12% гумуса и большие запасы азота и фосфора, что определяет их высокое плодородие. Позднее за ними закрепилось название луговых черноземовидных почв (Ливеровский, Карманов, 1961).

При постоянном переувлажнении паводковыми водами и развитии процессов заболачивания луговые почвы переходят в лугово-болотные. Затопление полыми водами продолжается от месяца и более, что способствует их заилению и заторфовыванию. Верхний горизонт мощностью 15–20 см, как правило, оторфован. Ниже залегает оглеенный гумусовый горизонт мощностью до 50 см и более, содержащий твердые органо-железистые новообразования – так называемые ортштейны.

Для прирусловой части низкой поймы характерны свежие песчано-галечниковые слабозадернованные слоистые отложения. На дренированных участках высокой поймы под лиственными лесами образуются дерново-аллювиальные и буроземно-аллювиальные плодородные почвы.

В горах под лесной растительностью развиты бурые горно-лесные почвы. Большое значение для формирования этих почв имеет богатый зольными элементами опад, разложению которого благоприятствует теплое влажное лето. Эти почвы каменисты, хорошо дренированы, имеют слабокислую или нейтральную реакцию и характеризуются высоким плодородием.

© Н.Г. Васильев, Е.Н. Матюшкин, Ю.В. Купцов. Хинганский заповедник. // Заповедники СССР. Заповедники Дальнего Востока. - М, Мысль, 1985.