PPN położony jest w środkowej części Pojezierza Łęczyńsko-Włodawskiego, stanowiącego fragment Polesia Lubelskiego. Rzeźba PPN jest monotonna. Deniwelacje na znacznym obszarze nie przekraczają kilku metrów. Na południowej i północnej granicy Pojezierza Łęczyńsko-Włodawskiego istnieją kilkunastometrowej wysokości wzgórza Pagórów Chełmskich i Garbu Włodawskiego, które podkreślają kotlinowaty charakter rzeźby pojezierza. Decydujący wpływ na ukształtowanie się łagodnej powierzchni miały okresy zlodowaceń. PPN leży na pograniczu 2 typów klimatu: polarno morskiego i polarno kontynentalnego. Umowną granicę między nimi stanowi biegnąca południkowo przez pojezierze izoamplituda 23°C. Lata są tu długie i wczesne. Średnia temp. lipca wynosi ponad 18°C. Kontynentalizm klimatu wyraźnie odczuwany jest zimą. Średnia temp. stycznia wynosi 4,5°C, a więc jest niższa o ponad 3°C niż na zachodzie kraju. Opady podobnie jak w całym pasie niżowym środkowej Polski, są niewielkie i wynoszą poniżej 500mm, z czego na półrocze letnie przypada ok. 350 mm, o połowę dłużej niż na zachodzie utrzymuje się też pokrywa śnieżna (ponad 80 dni). Elementem środowiska odgrywającym pierwszoplanową rolę są wody. Jest to obszar o bardzo dużej gęstości sieci wodnej, której przyczyna tkwi w płaskości terenu i płytkim występowaniu słabo przepuszczalnych mułków i iłów. PPN leży w dorzeczu Bugu i Wieprza. Dział wodny jest tu bardzo trudny do wyznaczenia, gdyż przebiega na długich odcinkach po terenie bardzo płaskim i zabagnionym. Główne rzeki, które częściowo odwadniają ten teren, to wpadające do Bugu: Tarasinka i Włodawka oraz wpadające do Wieprza: Tyśmienica, Świnka i Piwonia. Na obszarze PPN i jego strefy ochronnej znajduje się ponad 12 wszystkich jezior Pojezierza Łęczyńsko-Włodawskiego. Z tego cztery (Łukie, Karaśne, Moszne i Długie) leżą w parku narodowym. Są to jeziora zróżnicowane pod względem morfologicznym. Geneza jezior nie jest do końca wyjaśniona. Powstały one prawdopodobnie w zagłębieniach rozległego jeziorzyska powstałego po ustąpieniu lodowca. Głębsze jeziora mają związek z procesami krasowymi. Większość jezior, ze względu na trofizm wód, zaliczana jest do jezior eutroficznych. Charakteryzują się one bogatą roślinnością, dużą ilością fauny i planktonu oraz wodami o zielonym zabarwieniu. Kilka jezior należy do jezior dystroficznych (Moszne, Długie, Karaśne, Ciesacin). Znajdują się one w końcowym stadium rozwoju. Są one na ogół płytkie, otoczone torfowiskami. Woda tych jezior jest niedotleniona, uboga w substancje pokarmowe i ma barwę brunatno-żółtą.