São três os tipos de paisagem que caracterizam o Vale Guadiana e lhe conferem características peculiares: a peneplanície alentejana, com altitudes abaixo dos 200m, onde predominam as culturas extensivas; as elevações quartzíticas da Serra da Alcaria Ruiva (este é o ponto mais elevado da região, com 370m), Serra de S. Barão e Serra de Alvares; e ainda os vales encaixados do Rio Guadiana e seus afluentes marcados pelas margens escarpadas e revestidas pelos matagais mediterrâneos.
Para além do rio Guadiana, o Vale é atravessado por várias linhas de água, como: Vascão, Carreiras, Oeiras, Terges e Cobres e Limas. Enquanto que no verão as ribeiras tendem a ficar bastante reduzidas (ou em alguns casos, até secas), no inverno o caudal aumenta significativamente, provocando até a subida do caudal do rio Guadiana..
Este é um território com um clima tipicamente mediterrâneo, com verões quentes e secos e invernos pouco chuvosos e frios.
Aqui, a temperatura média anual é de 16,5ºC. No mês mais frio, em janeiro, a média da temperatura mínima é 4,7ºC (janeiro). No mês mais quente, em agosto, e a média das máximas ronda os 33,8ºC.
É também aqui que se verificam as precipitações mais baixas do país, onde a média anual não ultrapassa os 500mm. Chove principalmente entre outubro e março, sendo praticamente nula nos restantes meses.
Durante o mês de julho, registam-se cerca de 367 horas de sol; enquanto que nos meses de dezembro e janeiro, os valores caiem para cerca de 149 horas.
Os ventos são predominantemente do quadrante noroeste, com velocidades médias anuais entre os 7,8km/h e 9,8km/h..
Encontramo-nos na “Zona Sul Portuguesa”, numa das unidades do Maciço Hespérico, onde as formações rochosas do território são testemunho de uma história de milhões de anos.
Uma zona constituída principalmente por rochas metamórficas (como xistos, grauvaques, metarenitos, silítos, conglomerados), atravessada por uma Faixa Piritosa que se estende desde Sevilha até Grândola, constituída por rochas vulcânicas que compõe uma estrutura mineralizada de grande relevância e impacto económico.
Esta Faixa tem recursos mineiros de grande importância económica para Portugal, principalmente durante a segunda metade do séc. XIX e primeira metade do séc. XX. As antigas explorações mineiras da Mina de S. Domingos ou das Minas da Balança (entre as aldeias de Alcaria Ruiva e Azinhal) são exemplo disso.
A maioria destes solos, são Litossolos (Solos Esqueléticos) e Solos Mediterrânicos, que se caracterizam por uma baixa capacidade agrícola e baixa capacidade de retenção de água, sendo considerados como pouco adequados para a agricultura, apresentando grande sensibilidade à erosão.
A formação geológica do Pulo do Lobo, uma estreita cascata de 20m de altura no rio Guadiana, é um dos geossítios com maior importância na área do Parque Natural.