Климат
Климатические условия определяются расположением территории почти в самом центре материка, в значительном удалении от океанов и морей, большим разнообразием рельефа. Климат резко континентальный: летом температура воздуха поднимается до +40° С, зимой опускается до -50° С, осадков выпадает мало.
Лето короткое и теплое. Самый теплый месяц - июль, со средней температурой +20° С, с абсолютным максимумом +39° С. Зима продолжительная и холодная, самый холодный месяц - январь, со средней температурой -20° С, с абсолютным минимумом -53° С. Годовая амплитуда температур составляет 92° С. Резкая континентальность обуславливает недостаточное количество осадков: от 300 до 475 мм в год.
Снежный покров устанавливается в конце первой-начале второй декады ноября. Мощность снежного покрова - от 14 до 20 см.
Преобладающие ветры на территории парка во все времена года - юго-западные и западные. Средняя скорость ветра - от 1,3 м/сек в январе до 2,8 м/сек в апреле-мае. Ветры большой скорости вызывают пыльные бури, которые могут длиться 5-6 дней.

Геология и рельеф
По геологическому строению и характеру поверхности здесь различаются две крупные геологические области: Минусинский межгорный прогиб и Западно-Саянские горы.
Минусинский межгорный прогиб образовался в результате тектонических движений. Рельеф Южно-Минусинской котловины - всхолмленная равнина: холмы, гряды, куэсты, дюны. Речные долины широкие, с хорошо выраженными террасами. Обширные выровненные водораздельные пространства сложены озерно-аллювиальными отложениями. Их абсолютные высоты не превышают 360-450 м над ур. м. Местами они заняты бугристыми песками, покрытыми сосновыми лесами. В северо-западной части парка возвышается Песчаная горка (314,7 м), в западной - Журавлиная горка (304,7 м).
В геологическом отношении Минусинская котловина сложена сравнительно молодыми породами среднепалеозойского возраста, покрытыми четвертичными отложениями озерно-речного и делювиального происхождения.
Четвертичные отложения являются почвообразующими породами, для них характерно наличие карбонатов.
Горная часть территории района представлена отрогами Западного Саяна и представляет собой горную систему, простирающуюся широкой полосой в северо-восточном направлении. Высшие точки имеют отметки 2925 м над ур. м. Крутизна склонов 10° - 50°.

Гидрография
Территория парка находится в бассейне реки Енисей, южный участок парка - на берегу Саяно-Шушенского водохранилища. По территории парка протекают несколько мелких рек, притоков Енисея, самая крупная из которых - Абдыр.
Помимо рек в районе имеется несколько ручьев. В юго-восточной части "Шушенского бора" находятся два озера - Перово и Бутаково. Эти озера относятся к группе вторичных, расположенных в долинах крупных рек, а именно в долине Енисея на его второй надпойменной террасе.

Почвы
На территории парка распространены лесостепные и горнотаежные почвы. В лесостепной зоне господствуют выщелоченные суглинистые черноземы. В горнотаежной зоне распространены горно-слабоподзолистые почвы, гумусовые железистые подзолы, грубогумусовые слабооподзоленные почвы, на субальпийских луговых полянах - горно-луговые и светло-луговые подзолистые, в поясе тундр - горно-тундровые почвы.
В горнотаежной зоне прослеживается вертикальная зональность почв: при высоте до 500 м над ур.м. почвы серые и светло-серые лесные (оподзоленные), 500-900 м - слабоподзолистые светлые почвы нижней тайги, 900-1500 м - бореальные подзолистые почвы верхней тайги, 1500-1800 м - горно-луговые почвы, выше 1800 м - горно-тундровые почвы.
Почвы горнотаежного района хорошо дренированы, благодаря сильной расчлененности рельефа и преобладанию крутых склонов.
Для юго-восточной части территории характерно наличие довольно крупных болотных массивов.