Согласно ботанико-географическому районированию Беларуси, заповедник относится к подзоне дубово-темнохвойных (широколиственно-еловых) лесов, Ошмянско-Минскому округу, Верхнеберезинскому району. Зональное подразделение основано на географических закономерностях естественного растительного покрова на плакорах. Неплакорные местообитания (болота разных типов, поймы рек, террасы и т.п.) характеризуются другими интразональными растительными сообществами, хотя и связаны с зональными. Лесные формации региона представлены четырьмя основными группами: бореальными хвойными, широколиственными, лиственными болотными и лиственными вторичными.

Климат территории умеренно-континентальный с теплым и влажным летом, умеренно-холодной зимой с неустойчивым (особенно в последние годы) снежным покровом. Атмосферные циркуляционные процессы региона обеспечивают в целом преобладание западных и юго-западных ветров, весной и летом возрастает повторяемость восточных и юго-восточных, зимой – южных, определяющих колебания погоды, с летними похолоданиями и зимними оттепелями.

Средняя годовая (1960-2011 гг.) температура приземного слоя воздуха составляет 5,6°С, в отдельные годы колеблется в пределах 3,4-7,3°С. Средняя месячная температура изменяется от – 6,3°С в январе до 17,3°С в июле, но нередко происходит смещение тепла на июнь или август, а холода – на декабрь или февраль. Абсолютные пределы колебания температуры – -36,6 и +35,3°С. Период со средней суточной температурой воздуха > 0°С составляет в среднем 233 дня, период вегетации растений (температура выше 5°С) продолжается 180 дней, активная вегетация (> 10°С) – 132 дня. Суммы средних суточных температур выше 0, 5, 10 и 15°С, характеризующие температурные рубежи и термические ресурсы вегетационного периода достигают соответственно 2677, 2528, 2132 и 1290°С.

Средняя годовая (1960-2011 гг.) сумма атмосферных осадков составляет 696,7 мм, в разные годы – 509,3–980,4. Максимум осадков выпадает в теплое время (май-сентябрь) – 375,0 мм, с временным диапазоном 154,1-681,5 мм. Относительная влажность высокая на протяжении всего года (81%), максимум (83-88%) наблюдается в октябре-феврале, минимум (73-76%) – в апреле-июле. Абсолютная влажность низкая в зимний период (0,5-0,7 мбар), с марта возрастает, особенно резко (3,1-5,8 мбар) – от апреля к июлю, а в июне достигает максимальных значений – 6,0 мбар.

Первые снегопады возможны в октябре-ноябре, самые поздние – в конце марта – начале апреля. Постоянный снежный покров устанавливается в середине – конце ноября и залегает в течение 106 дней, по годам – от 51 до 161 дня. В последние годы снежный покров маломощный, иногда отсутствует ползимы или даже всю зиму. Средняя высота снега на открытом пространстве 12,5 см, диапазон годовых изменений 0-27 см. Разрушение снежного покрова происходит в среднем в конце марта.

Основные черты современного рельефа сформировались в период деградации последнего поозерского (вюрмского) ледника, эрозионные процессы и водно-ледниковые потоки которого полностью уничтожили или активно преобразовали литогенную основу ландшафтов, созданную предыдущими оледенениями. Взаимодействие литогенной и биотической составляющих ландшафтов в послеледниковый период выразилось в формировании контрастной структуры рельефа природного комплекса, в котором выделяются 4 основных геоморфологических образования: конечноморенный грядово-холмистый; плоский флювио- и лимноаллювиальный; аллювиальный (пойменный) и болотный.

Конечноморенный грядово-холмистый рельеф ограничен площадью распространения конечноморенной гряды субмеридианального простирания в междуречье Березины и Сергуча, расчлененной на несколько самостоятельных контуров заболоченными ложбинами. Отдельные «размытые» островные участки конечноморенного рельефа сохранились в центральной (бывшая д. Пострежье) и на восточной периферии заповедника (урочище «Красная Лука»). Моренный комплекс сформирован сожским ледником и основательно переработан в позерский период, вследствие чего образующие гряды моренные холмы разобщены, имеют сглаженную, куполообразную форму и мягкие очертания, а площади подвергшиеся длительной денудации представляют платообразную поверхность, как правило, в центре конечноморенных образований. Местами у подножий возвышенностей отложились мощные делювиальные напластования, в верхней части склонов представленные крупнозернистыми завалуненными песками, в нижней выровненной, песками средне- и мелкозернистыми. Абсолютные отметки рельефа достигают 180-226 м.

Формирование плоских флювиогляциальных и лимноаллювиальных равнин связано с аккумуляцией песчаного материала в процессе таяния поозерского ледника в его краевой зоне, в результате чего экзарационные впадины моренных равнин сожского возраста оказались перекрытыми среднемощным (5-7 м) песчаным чехлом. Плоские островные песчаные равнины занимают обширные пространства в центральной и южной частях заповедника, в ряде мест являясь естественными суходольными границами между болотами и речными водоразделами. Песчаные отложения того же генезиса образуют «дно» болотных массивов, кое-где по периферии и среди болот выделяются в виде минеральных островов или гряд, сформировавшихся в разнообразных фациальных обстановках. Абсолютные высоты поверхности колеблются здесь в диапазоне 160-170 м.

Более 60 % площади заповедника занимают торфяно-болотные почвы, образовавшиеся в результате зарастания влаголюбивой растительностью остаточных озер, бессточных котловин и заболачивания прилегающей к ним низкой местности. В зависимости от водного и минерального питания, проточности, ботанического состава торфов, почвы подразделяются на верховые – 20,3% площади заповедника (3 разновидности), с глубиной торфяной залежи до 7 м, низинные – 30,2% (5 разновидностей) и глубиной торфа до 2 м и переходные – 9,6% (4 разновидности). Различаются реакцией среды (от сильнокислой на верховых и слабокислой и нейтральной на низинных болотах), зольностью (5 и 20% соответственно), степенью разложения торфов (5-10 и 40%).

Гидрографическая сеть территории хорошо развита (средняя густота речной сети составляет 0,41 км/км2) и   представлена 69 реками с постоянным и сезонным течением. Общая длина их 280 км, протяженность     большинства рек (80%) не превышает 5 км.

Основная площадь заповедника (более 95%) принадлежит бассейну Березины, одного из крупнейших   притоков Днепра, и только около 5 % площади относится к бассейну Западной Двины (истоки рек Уша и   Кесты).

Главная водная артерия территории – Березина пересекает его западную окраину в меридианальном направлении на протяжении почти 100 км. Средний уклон реки 0,11‰, на отдельных участках изменяется в пределах 0,05-0,47‰, что наряду с широким распространением рыхлых аллювиальных отложений способствует развитию боковой (меандрирование) эрозии (коэффициент извилистости рек — 2), формированию стариц и старичных озер в пойме. Средняя глубина Березины в межень 1,5-2 м, на перекатах уменьшается до 0,8 – 1 м, на плесах достигает 3-5 м.

Крупнейший левый приток Березины р. Сергуч пересекает центральную часть заповедника в юго-западном   направлении на протяжении 35 км. Её русло в период строительства в 1797-1805 гг. Березинской водной   системы во многих местах расширено, спрямлено и заканчивается Сергучским каналом, длиной 8,5 км.   Глубина реки выше плотины на канале более 2 м, дно заилено, общий уклон – 0,21‰.

Морфометрические параметры других притоков Березины в пределах заповедника во многом схожи –   большая заболоченность водосборов, незначительные глубины 0,3-1,0 м и уклоны 0,2-0,8 ‰. Многие реки   перегорожены бобровыми плотинами, заилены и захламлены, в межень пересыхают.

 Гидрографическую сеть дополняют 7 озер, общей площадью 1645 га. Самое крупное – Палик (725 га),   представляет естественное расширение русла Березины, является промежуточным базисом эрозии   Верхнеберезинской низины, оказывая прямое влияние на миграцию влаги и вещества ландшафтного   фундамента. Озера Ольшица (282 га), Плавно (314 га) и Манец (111 га), протянувшиеся длиной около 11   км  цепочкой с севера на юг вдоль Главного водораздела, соединены широкими протоками, образованными   протекающей через них р. Сергуч. С р. Сергуч связано протокой и оз. Домжерицкое (191 га),   расположенное   на северо-западной окраине крупнейшего на территории заповедника Домжерицкого   болота. Своеобразны самые маленькие озера – Московица (16 га) и Пострежское (6 га). Озерная котловина первого до краев заполнена сапропелем, дренируется р. Московицей, второе, размещенное в центре одноименного верхового болотного массива, — единственное бессточное озеро территории. Все озера мелководны (1,5 – 3 м), интенсивно зарастают. Дно плоское, выстлано сапропелями мощностью до 7 м.

Главной исторической достопримечательностью заповедника является Березинская водная система, построенная в 1797 — 1805 гг. на месте древнего торгового пути «из варяг в греки». Сооружение системы позволило установить сквозное водное сообщение между реками бассейнов Черного и Балтийского морей. Однако подобные попытки соединения рек предпринимались в еще более раннее время.

Но идея создания сквозного водного пути была реализована лишь во времена правления императора Павла I. Указом от 25 февраля 1797года он поручил действительному тайному советнику графу Сиверсу, директору водных коммуникаций края, «наладить водное сообщение между Западной Двиной и Днепром посредством Березины». На производство всех работ была утверждена смета в размере 329 387 рублей.

Создание Березинской водной системы — огромная по тем временам работа, потребовавшая расширения и спрямления берегов рек, прокладки 6 каналов, возведения 14 шлюзов и 6 плотин. Строительство велось в тяжелых условиях, среди лесов, топей и болот, с помощью примитивных орудий труда — лопат, топоров и тачек. Начиналась водная система устьем Сергучского канала и заканчивалась устьем реки Уллы.

14 шлюзов системы обеспечивали стабильные глубины в каналах, создание запасов воды для проводки судов и сплава древесины по каналам. Все шлюзы были однокамерными, с наклонными стенками, выложенными тесаным камнем, нижняя их часть вертикальная, укреплена деревянными сваями. Двустворчатые ворота шлюзов и ряжевые ящики – деревянные, засыпаны песком с глиной и камнями.

В настоящее время некогда оживленная водная трасса полностью утратила свое лесосплавное и транспортное значение (сплав леса по системе прекратился в 50-х годах, по Березине – в 1975-м). Сегодня — это владения бобров, выдр, уток и тысяч других представителей флоры и фауны заповедника.

В период повышения уровня поверхностных вод во время весеннего паводка в Березинском биосферном заповеднике проводится небольшой сброс воды при помощи системы шлюзов Сергучского канала. Это обеспечивает регулирование уровня воды в озерах, проход рыбы на нерест, предотвращает  затопление прилегающих территорий, в особенности д. Кветча, которая расположена непосредственно в пойме р. Сергуч. Поддержание глубины воды в Сергучском канале дает возможность использовать канал как объект рекреации, для сплава на байдарках.