Рельеф равнинно-широкоувалистый, повышающийся к востоку. Большая часть заказника "Завитинский" лежит на третьей террасе Зейско-Буреинской равнины.
Климат района суровый. Среднегодовая температура воздуха до -1,6° C. Среднемесячная температура января - -29° C, июльская - +19,2° C. Среднегодовое количество осадков - 650 - 700 мм, из них до 65% выпадает летом. Снежный покров устанавливается в ноябре, высота его - 19 - 20 см. Продолжительность залегания - до 170 дней.
Гидрографическая сеть включает участок реки Завитая. Верхняя пойма реки заболочена.
Почвы буро-подзолисто-глеевые, бурые лесные и пойменные аллювиальные.
Заказник "Завитинский" находится в зоне смешанных лесов амурской провинции хвойно-широколиственных лесов. Лесной покров формируют сосново-дубовые, лиственнично-дубовые, дубовые леса с примесью сосны, березы, лиственницы и леса из плосколистной и даурской берез.
Значительные территории заняты лугами. Распространены вейниковые, вейниково-разнотравные, вейниково-осоковые луга, а также луга со значительным участием ерниковых берез и ив.
Животный мир слагают представители лесо-лугового комплекса, тесно связанные с открытыми луговыми пространствами и ландшафтами лесостепного типа с присутствием типично таежных представителей, степных видов и видов, обитающих в широколиственных лесах.