El área protegida es representativa del bosque mixto seco característico de la Sierra Madre Occidental en el estado de Durango.

El gradiente altitudinal del área va desde los 1,734 hasta los 2,950 m (Maury, 1993).

De acuerdo con la carta de cetenal (1970), en el norte de la zona de amortiguamiento el clima es templado-semiseco y en el resto de la reserva predomina un clima templado-subhúmedo. La precipitación fluctúa entre 600 y 850 mm; el periodo húmedo se presenta desde fines de mayo a septiembre; de octubre a enero las lluvias son ocasionales y de menor intensidad, y el periodo seco se presenta de febrero a mayo. La temperatura media anual varía entre 11 y 12 °C, siendo junio el mes más caliente (Maury, 1993).

Se localiza en un ramal de la Sierra Madre Occidental. Fisiográficamente queda limitada por dos cordones montañosos: la Sierra Michis y la Sierra Urica; el área comprendida entre ambas sierras presenta varias mesas y pequeños cerros, separados por valles y cañadas de diferente profundidad. La zona de la reserva forma parte de dos cuencas hidrográficas (Maury, 1993).

Existen arroyos que desembocan en dos áreas. Los arroyos El Judío, El Águila, La Pinuda, El Agua, El Jurel, Juan Manuel y El Ranchero desembocan en el río Mezquital y van de oriente a poniente; de noroeste a sureste, corren los arroyos El Taray, Pericos y Toribia, que son tributarios del arroyo Nana Juana; este último se alimenta también de los arroyos El Cardo Santo y Rincón del Cardo y continúa su curso hacia el noreste para formar después el río de Las Parras, que desemboca en la presa Santa Elena, de donde continúa con el nombre de río Graseros, y al norte se une al río Mezquital.

Los cuerpos de agua que existen no se presentan en el macizo montañoso sino en las mesetas, entre las que destacan las lagunas El Burro, La Zorrilla, La Vaca, La Plaza de Toros, Seca, La Cebolla, Los Caballos, Los Ajolotes, La Atascosa y El Cuervo, entre otras, y los bordos El Burro, Pedro Eugenio, La Tinta, El Pavorreal, El Olivo y El Rancho, la mayoría con una altitud cercana a los 2,500 m (ine, 1993).

Según las cartas geológicas, la reserva se ubica en un área de relativa homogeneidad litológica con predominancia de rocas ígneas ácidas y grandes extensiones de riolitas. En menor proporción se presentan las rocas básicas como el basalto en la mesa El Burro. Las rocas ígneas extrusivas ácidas se presentan propiamente en la sierra de la reserva, así como en la sierra que se encuentra al oriente de San Juan de Michis. Hacia el norte de La Michilía, el fracturamiento es denso y presenta estructuras del tipo de los diques. La fractura se extiende hacia el sur siguiendo el cordón montañoso que muestra una disposición perpendicular a las entradas amplias y profundas, principalmente de los arroyos (ine, 1993).

Los tipos de suelo presentes son los siguientes (fao-unesco, 1970, modificado por cetenal): litosol, que es el predominante y se reparte en la sierra y en las entrantes de los arroyos hacia la cabecera principal. Hacia el sur se asocia al luvisol, y en zonas de pendientes suaves se asocia al lambisol éutrico, para dar paso a la asociación feozem haplico-litosol. El cambisol éutrico se localiza en las zonas planas bajas al noroeste de la Sierra Michis y cerca del río Mezquital se presenta con estructuras gravosas; también predomina en el área al oriente de la reserva. El feozem se localiza al sureste, donde abarca una gran extensión de áreas con suave inclinación; aparece en forma de manchones aislados en la Sierra Urica, en las cabeceras de los arroyos, al igual que en la base norte de la sierra y en porciones aisladas al noreste de la reserva. El tipo luvisol férrico abarca extensiones en zonas de escasa pendiente. Hacia el noroeste y sur del río Mezquital se registran pequeñas extensiones del suelo tipo regosol a veces combinado con cambisol éutrico. Finalmente, en la zona de confluencia de arroyos se presenta suelo del tipo fluvisol éutrico y fluvisol calcárico hacia la margen izquierda del río Mezquital (ine, 1993).