Входит во Всемирную сеть биосферных резерватов ЮНЕСКО
Среднегодовая температура воздуха составляет 3,9 °C. Средняя температура июля 17,7 °C, января —10,5. Абсолютный максимум для температуры 38 °C, минимум —43 °C. О= 500—550 мм. Продолжительность безморозного периода более 135 дней. Снежный покров устанавливается в конце ноября — начале декабря, сходит в середине апреля. П=50—55 см.
Представлен террасированной равниной, полого наклонённой с севера на юг. элементом рельефа северных и центральных участков заповедника являются карстовые воронки, . Для рельефа южных террас характерны песчаные валы и холмы (в частности Турецкий и Пониковский валы) .
На границе высокой поймы Оки находятся участки, которые со всех сторон окружены песчаными валами. Эти своеобразные образования называемые «долы», являются местами произрастания большого числа видов степных растений, получивших название «окской флоры».
Водоёмов на территории заповедника немного: имеется несколько речек, озёр и немногочисленные болота. Среди рек самыми большими являются Тоденка, Пониковка. По реке Сушке проходит северо-западная граница заповедника.. Среди озёр наиболее крупными являются Протовское и Сионское.
Болота занимают не более 1 % территории заповедника.
