保護區屬粵東蓮花山脈支脈,屬中山低山丘陵地貌。氣候屬南亞熱帶季風氣候,年均溫20.9℃,極端低溫一4℃,極端高溫38.5℃,全年無霜期300-309天;年均降水量1800毫米,4、9月為雨季,濕乾季節明顯,夏季長受颱風影響。
保護區內主要河流為白溪河,水庫有白溪水庫(總庫容量2246萬立方米),散灘水庫(總庫容量1204萬立方米)。該區土壤主要是紅壤和黃壤,山地草甸土、赤紅壤次之,300米以下為赤紅壤,300-500米為紅壤,500-900米為黃壤,900米以上為山地草甸土。
據初步調查,該保護區擁有維管束植物173科528屬850種,其中據類蕨類植物30科64屬102種;裸子植物8科13屬17種;被子植物235科451屬731種。保護區內有國家一級保護植物伯樂樹,國家二級保護植物半楓荷、樟樹、格木、紅椿、粘木。
保護區內野生動物資源比較豐富,哺乳類13種11科6目,鳥類60科12目,爬行類14種9科3目,兩棲類8種4科1目。列入國家一級重點保護動物有1種,國家二級重點保護動物11種。
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