Згідно фізико-географічного районування України, територія Парку належить до південного заходу Східноєвропейської рівнини Поліського краю мішано-лісової хвойно-широколистяної зони. Ландшафтна область – Житомирське Полісся, зокрема його південно-західна частина. Територія характеризується основними рисами Баранівського та Шепетівського фізико-географічних районів.
Поліський тип ландшафтів, поширений на території Парку, характеризується такими ознаками:
- переважання рівнинних форм рельєфу з незначним, неглибоким розчленуванням поверхні, практично без ярів та балок;
- ускладнений стік поверхневих вод у зв’язку з рівнинністю поверхні і, відповідно, заболочування понижених ділянок;
- значне поширення на поверхні піщаних відкладів флювіального походження з водоупорним нижнім шаром, що спричинило поєднання сосново-дубових лісів на підвищеннях та боліт у западинах [Геренчук, 1980].
Природно-територіальні комплекси Парку представлені поліським типом на денудованих переважно цокольних рівнинах з покривом пісків і легких лесоподібних суглинків. Масиви потужних пісків сприяють поширенню соснових та сосново-дубових лісів на дерново-слабопідзолистих ґрунтах. Масиви малопотужних пісків вкриті переважно мичниковими луками на дернових оглеєних ґрунтах.
Своєрідність природи Парку полягає у першу чергу в розташуванні у перехідній смузі від Малого до Житомирського Полісся. Це проявляється у неглибокому заляганні кристалічного фундаменту, а подекуди кристалічні породи невеликими острівцями виходять на денну поверхню. Крім того, в цьому районі водно-льодовикові відклади представлені не тільки пісками, але й суглинками, на яких формуються дерново-середньопідзолисті ґрунти, взагалі відсутні у межах Малого Полісся. На значних площах зустрічаються чорноземно-лучні карбонатні ґрунти.
Тут поширені вододільно-зандрові місцевості з супіщаними і піщаними дерново-слабопідзолистими ґрунтами (понад 60% території). Вони вкриті сосновими і дубово-сосновими лісами, суходільними луками, а подекуди – торф’яними болотами.
Досить поширеними є також зандрові помірно дреновані рівнини з суглинистими дерново-середньопідзолистими ґрунтами. Значну площу на півночі району займають рівнинні помірно дреновані місцевості з чорноземно-лучними карбонатними ґрунтами, які вирізняються найвищою якістю.
Клімат, орографія і геологічна будова території обумовлюють її надмірну водність, що проявляється у наявності болотних масивів, верхів’їв річкової мережі і значними запасами підземних вод. Специфікою території є і те, що вона розміщується на межі між лісом та лісостепом і характеризується чергуванням ландшафтних комплексів мішанолісового та лісостепового типів [Чиж, 2002].
У межах Баранівського ландшафтного району домінує долинно-зандровий тип місцевості. Зандрові відклади залягають на кристалічних породах (граніти, гнейси), місцями на третинних і крейдових відкладах. На значній частині території ґрунтові води залягають неглибоко, що спричинює заболочення поверхні і розвиток ландшафтів боліт. Поліський тип ландшафту підкреслюється лісовими масивами на ділянках з малородючими піщаними та глинисто-піщаними дерново-слабопідзолистими ґрунтами. У пониженнях звичайними є низинні осоково-гіпнові болота. По межиріччях подекуди зустрічаються суходільні луки. Тут зустрічаються також лесові острови з сірими лісовими ґрунтами, нині розораними. Поширений також долинно-терасовий тип місцевості з дерново-слабопідзолистими ґрунтами під боровими та суборовими лісами. Він відрізняється чергуванням залісених хвилястих пісків і заболочених понижень.
На території Парку в межах Баранівського ландшафтного району області Житомирського Полісся домінує зандровий тип місцевості. Найбільш характерними типами місцевості є такі:
- зандрові рівнини на кристалічному фундаменті з переважанням дерново-слабопідзолистих ґрунтів під лісами борового та суборового типів. Тут водно-льодовикові піски потужністю 4-6 м залягають на гранітах, гнейсах, габро, лабрадоритах або продуктах їх руйнування. Місцями зустрічаються еолові пагорби і пасма, а в пониженнях – невеликі болота і заболочені землі. Тут сформувалися малородючі дерново-слабопідзолисті ґрунти, зайняті сосновими, рідше – сосново-дубовими лісами, а місцями зустрічаються березняки вторинного походження;
- зандрові заболочені низовинні рівнини з переважанням дерново-слабопідзолистих та ґрунтів під лісами борового типу.
Вони відрізняються від попередніх наявністю болотних масивів. Болота розташовані переважно на пониженнях межиріч з поширенням глинистих і піщано-глинистих прошарків як водо упорів;
- долинно-зандрові рівнини з дерново-слабопідзолитими і болотними ґрунтами. Займають річкові долини та прилеглі до них зандрові низовини. Складені переважно водно-льодовиковими і частково алювіальними пісками, які залягають безпосередньо на кристалічних породах або на пареогенових чи крейдових відкладах.
Переважають піщані і піщано-глинисті дерново-слабопідзолисті ґрунти. У пониженнях і в долинах розвиваються низинні осоково-гіпнові болота;
- денудаційні горбисті рівнини на кристалічній основі з щебенюватими ґрунтами поширені переважно по вододілах. Це ділянки високого залягання кристалічного фундаменту з виходами гранітів на денну поверхню. Водно-льодовикові піски тут малопотужні.
Шепетівський ландшафтний район розміщений у межах Малого Полісся в перехідній смузі до Житомирського Полісся і має багато ознак останнього. Своєрідність ландшафтів у його межах визначається неглибоким заляганням кристалічного фундаменту. У багатьох місцях кристалічні породи невеликими острівцями виходять на денну поверхню. Крім того, водно-льодовикові відклади тут представлені не тільки пісками, але й суглинками, на яких сформувалися дерново-середньопідзолисті ґрунти, взагалі відсутні у типовому Малому Поліссі. На значних площах тут зустрічаються чорноземно-лучні карбонатні ґрунти. Агрокліматичні показники ландшафтів Шепетівського ландшафтного району більш суворі і є близькими до клімату Житомирського Полісся.
В межах Шепетівського ландшафтного району найбільш поширеними є:
- вододільно-зандрові місцевості з супіщаними та піщаними дерново-слабопідзолистими ґрунтами під сосновими і дубово-сосновими лісами, суходільними луками, а подекуди з торф’яними болотами (близько 60% площі). Вони сформувалися на площах поширення кори вивітрювання крейдових мергелів, на яких розвинуті дерново-карбонатні ґрунти, місцями оглеєні, у комплексі із заболоченими;
- зандрові помірно дреновані рівнини з близьким заляганням кристалічних порід, дерново-слабопідзолистими та суглинистими дерново-середньопідзолистими ґрунтами під сосновими і дубово-сосновими лісами, суходільними луками та невеликими торф’яними болотами;
- рівнинні помірно дреновані місцевості з чорноземно-лучними карбонатними ґрунтами, які вирізняються найвищою якістю і бонітетом.
