Porośnięte Puszczą Bukowa Wzgórza Bukowe to pasmo najwyższych na północno - zachodnim skraju Pomorza wzniesień morenowych. Doskonale widoczne z odległości wielu kilometrów, stanowią zdecydowaną dominantę w krajobrazie obszarów graniczących od południa ze Szczecinom. Są one pasem starszych moren (czyli pasm wzgórz utworzonych przez ladolody wcześniejszych zlodowaceń) przekształconych powierzchniowo kilkanaście tysięcy lat temu przez ostatnie zlodowacenie. W budowie wzgórz dominują struktury glacitektoniczne w postaci fałdów, łusek i porwaków, złożone z materiałów wodnolodowcowych, iłów oligoceńskich i margli kredowych. Północny skłon wzgórz pokrywają gliny, w zachodniej części na powierzchni przeważają piaski i żwiry. Między Zdrojami i Podjuchami wyłaniają się na powierzchnię margle i wa pienie kredowe, które wciśnię te są jako porwaki w młodsze utwory skalne. Na powierzchni środkowych i wschodnich tere nów Puszczy Bukowej również w różnych miejscach znajdują się fragmenty skat trzeciorzędowych.

W ścisłym związku ze skomplikowana budową geologiczną podłoża pozostaje bogactwo rzeźby terenu, tak znaczne, że obszary pokryte Puszczą Bukową zalicza się do najbardziej zróżnicowanych na Pomorzu Zachodnim. Na dużą rozmaitość lokalnych krajobrazów ogromny wpływ wywarły związane z zanikaniem lądolodu procesy erozyjne. W ich wyniku wzniesienia znacznie przekraczające 100 m n. p. m. ( najwyższe Bukowiec - 149 m n. p. m) zostały porozcinane siecią głębokich dolin, jarów i parowów, w obniżeniach terenu znajdują się liczne jeziora i torfowiska. Działalności lodowca zawdzięczamy również bardzo liczne tu niegdyś głazy narzutowe. Ogromna większość z nich została w przeszłości zużyta jako surowiec do budowy brukowych dróg, do dziś używanych i tworzących istotny element tutejszego krajobrazu. Obecnie głazów o obwodzaie ponad 2 m pozostało około 40 sztuk.

Główne pasmo Wzgórz Bukowych stanowi lokalny dział wodny. Liczne, płynące głębokimi dolinami strumienie, spływają we wszystkich kierunkach Zasilane są głównie przez wody opadowe, zbierające się w zagłębieniach na wysoczyźnie, czasem też zapoczątkowują je źródliska na stokach wzniesień. Zarówno one, jak i bardzo ciekawe zjawisko zanikania potoków (Ponikwa, Utrata) związane są z łuskowym układem warstw geologicznych. Do największych strumieni w Puszczy należą: Chojnówka. Rudzianka i Kłobucki Potok. Na obszarach o podłożu trudno przepuszczalnym występują liczne, wypełnione woda lub torfem, w większości bezodpływowe zagłębienia. W granicach Parku znajduje się 13 jezior pochodzenia polodowcowego, z których największe to: bezodpływowe Jezioro Binowskie (52.4 ha) oraz przepływowe Jezioro Glinna (75.6 ha), połączone siecią cieków wodnych ze znajdującymi się w pobliżu mniejszymi jeziorkami. W północno - zachodniej części Parku znajduje się malownicze Jezioro Szmaragdowe (2.6 ha), które powstało w miejscu zalanej kopalni wapieni kredowych.

Klimat tego obszaru wyróżnia się w skali regionu. Deszcze padają nad Wzgórzami Bukowymi częściej i obficiej niż nad terenami sąsiednimi, zaś uroz- maicona rzeźba terenu jest przyczyna dużego zróżnicowania mikroklimatów poszczególnych miejsc w zależności od wyniesienia, nachylenia i wystali wy do słońca.