Воронежский биосферный заповедник занимает северную половину Усманского бора на стыке Липецкой и Воронежской областей.Усманский лесной массив один из островных боров Центрально-Чернозёмного региона. Его леса сформировались на левобережных песчаных террасах реки Воронеж.

       Климат заповедника умеренно континентальный, с относительно жарким летом и умеренно холодной зимой.

       Территория заповедника представляет собой слабоволнистую равнину, понижающуюся с востока на запад. Наиболее высокие участки рельефа (165-169м над уровнем моря) находятся на водоразделе рек Воронеж - Усмань и Усмань - Байгора, самые низкие (90 м над уровнем моря) на пойменных участках долины Воронежа. 

        Сеть водоёмов заповедника представлена бассейнами рек Усмань и Ивницы левыми притоками реки Воронеж. Река Усмань берёт своё начало севернее заповедника, в его границах находится её верхнее течение.

       В почвенном покрове водоразделов преобладают слабо-и средне-подзолистые песчанные почвы сухих и свежих боров в сочетании с сильноподзолистыми оглеенными почвами влажных боров и торфянно-глеевыми почвами низинных болот.

       Песчанные холмы и гряды, долины ручьёв и поймы рек, небольшие озерца и болота, различные типы почв и их увлажнение создают условия для богатого и разнообразного растительного и животного мира.

       В заповеднике можно встретить дубравы, типичные для песчанных террас речных долин, пойменные леса и болотную растительность.