Район Каневских дислокаций в геологическом и геоморфологическом отношениях уникален. Деформация горных пород этой местности шла под влиянием тектонических движений земной коры около 260 тыс. лет назад и деятельности ледника в период днепровского оледенения. В результате на дислоцированной моренной террасе Днепра юрские глины и меловые пески перекрываются более молодыми отложениями палеогенового, неогенового и четвертичного времени.

Для рельефа характерно чередование структурных поднятий с тектоническими впадинами (разница высот достигает 40 м). Выделяются четыре ряда возвышенностей, простирающихся с северо-запада на юго-восток и расчлененных густой сетью балок. Горы обрываются к Днепру довольно высокими уступами (60—70 м). На западе они постепенно переходят в равнину. Наивысшая точка, заповедного массива — 224 м над уровнем моря.

В результате интенсивных эрозионных процессов в прошлом на территории заповедника образовалось много крупных оврагов, таких, как Княжин, Марьин, Меланчинский поток, Комашиный яр и другие; глубина оврагов достигает 30—40 м, длина — 2—3 км. К западной границе заповедника подходят обрывистые ответвления одного из самых больших оврагов Европы — Большого Хмелянского, глубина которого — 70 м, длина — 8,2 км.

Климат Среднего Приднепровья континентальный. В районе заповедника теплое, солнечное лето, умеренно холодная снежная зима, достаточное количество осадков (500—600 мм в год).

За 20-летний период наблюдений, проводимых на метеорологической станции географического факультета Киевского университета, абсолютный максимум температур воздуха отмечен в августе (37,6°), абсолютный минимум — в январе (—31,3°). Длительность безморозного периода — 191 день. Периоды резкого снижения влажности воздуха (до 30—20%) бывают ежегодно, но продолжительность их незначительна.

В распределении атмосферных осадков четко выделяется летний максимум (за это время выпадает около 70% годовой суммы). На лето же приходятся максимумы суточных осадков. В среднем в году бывает до 15 ливней, во время которых выпадает до 11 мм осадков.

Снежный покров формируется ежегодно, но распределение его вследствие пересеченности рельефа крайне неравномерно.

Средние скорости ветра в холодное время достигают 3,5—4,0 м/с, в летний период — 2,6—2,8 м/с. При прохождении фронтальных гроз скорость ветра превышает 20 м/с. В розе ветров четко преобладают северо-западные и юго-восточные направления.

Зима длится с конца ноября до начала марта. Особенно резкое понижение температуры бывает при вторжении воздуха с Арктики и Азиатского материка. Мороз достигает иногда —26—32°, а среднемесячная температура воздуха снижается до —3—14°. В те дни, когда ветер дует с Атлантики, нередки зимние оттепели, ртутный столбик поднимается до 8—10°. Снежный покров небольшой (25—30 см) и неустойчивый.

Весна отличается чередованием потоков холодного и теплого воздуха. Последние снегопады бывают в конце апреля, а заморозки — в конце второй декады мая. При теплом южном и юго-восточном ветрах температура воздуха поднимается до 25—30°, устанавливается засушливая погода. Интенсивные грозовые дожди бывают редко.

Лето начинается в третьей декаде мая и кончается в первой половине сентября. Преобладают теплые дни с кучевой облачностью, грозами и ливнями во второй половине дня. При вторжении азорского антициклона температура воздуха повышается до 32—34°, а при западном ветре она снижается до 7—10°.

Переход от лета к осени постепенный. В сентябре очень много солнечных и сухих дней. И даже в октябре дневная температура иногда поднимается до 20°. Заморозки на поверхности почвы начинаются в конце сентября. В ноябре — продолжительные туманы, облачная и ветреная погода, в конце месяца часто выпадает снег.

Основу гидрографической сети заповедника составляет Днепр, протекающий в его пределах на протяжении 3 км. Ширина реки в межень — 300—750 м, а с учетом старого русла, омывающего о-в Круглик, — до 1 км.

В межень и при задержании воды на плотине Каневского водохранилища около о-ва Круглик обнажаются песчаные косы, и площадь его таким образом увеличивается. А пролив между Кругликом и расположенным ниже о-вом Шелестовым полностью исчезает.

До сооружения ГЭС максимальная амплитуда годового уровня воды составляла 991 см, минимальная — 126, средняя — 410 см. Наиболее многоводными за весь период наблюдений были 1931 и 1970 гг., самым маловодным — 1921 г.

Средняя дата начала ледостава приходится на 21 декабря, продолжительность безледного периода — 248 дней. Максимальная толщина льда — в марте (50— 60 см), самая теплая вода — в июле — начале августа (до 23,5°). Особенностью гидрорежима в зимний период является ежедневный снос льда во время сбросов воды на плотине ГЭС.

Вода в Днепре гидрокарбонатно-кальциевого типа, мягкая, малопрозрачная. Максимальная мутность приходится на время весеннего половодья, минимальная — на зиму. Обильное размножение синезеленых водорослей создает эффект «цветения воды».

Кроме Днепра, на территории заповедника рек нет, но есть постоянные водотоки — овражные ручьи (Ме-ланчин поток и др.). Кроме того, в большинстве оврагов в период снеготаяния и ливневых дождей образуются временные водотоки. При интенсивном дожде высота воды в некоторых оврагах превышает 2 м.

В нагорной части заповедника за последние 50 лет значительно понизился уровень грунтовых вод, что привело к высыханию ряда водоемов и родников. Обмеление водоемов, пересыхание родников, опускание грунтовых вод в окрестностях заповедника — явление прогрессирующее. Река Рось, впадающая в Днепр в 12 км южНее заповедника (в конце XIX в. ее устье находилось вблизи Княжьей горы), и ее старицы заметно обмелели.

Почвенный покров заповедника (как и всего района) очень пестрый. Мозаичность его обусловлена сложным геологическим строением Каневских дислокаций, разнообразием материнских пород, вертикальной и горизонтальной расчлененностью поверхности, микроклиматическими контрастами на незначительных расстояниях. На территории заповедника выделено 36 разновидностей почв, в их числе оподзоленных серых лесных — 13, дерново-подзолистых — 9, дерновых и ^сформировавшихся — 14. Различаются они по механическому составу, содержанию гумуса, карбоната кальция, окислов фосфора и калия, почвенного раствора и др.

Наиболее распространены светло-серые лесные почвы. Они приурочены к плато и склонам балок водораздельного массива, сформированы на карбонатных лёссовых породах под дубово-грабовым лесом. Запасы органических соединений в них незначительные (1,5—2% гумуса) и сосредоточены в верхнем (до 15 см) горизонте. Кислотность колеблется в пределах 5—5,3.

В западной части заповедного массива чаще встречаются серые и темно-серые лесные почвы. Гумусовый горизонт этих почв довольно мощный.

На вершинах гор, сложенных песками и покрытых травянистой растительностью, образовались дерново-подзолистые почвы. Они имеют  значительное содержание гумуса и нейтральную реакцию.

__________________________