Рельеф гористый, местами горный. Преобладают высоты от 800 до 1100 м над у. м.
Климат суровый, с холодной зимой. Среднегодовая температура воздуха до -4,3° C, среднемесячная температура января - -30,9° C, июля - +17,1° C. Время с устойчивыми морозами - до 6,5 месяца. Высота снежного покрова в среднем 40 - 60 см. Среднегодовое количество осадков - 520 - 550 мм.
Гидрографическая сеть включает многочисленные малые реки бассейна верхнего течения реки Олекмы. Питание рек - атмосферное и талые ледниковые воды.
Почвы горные буро-таежные иллювиально-гумусовые и горно-тундровые, сформировавшиеся на многолетнемерзлых горных породах.
Заказник "Олекминский" расположен в зоне хвойных лесов, подзоне средней тайги. Господствуют лиственничные леса - багульниковые и сфагновые. Встречаются небольшие участки лесов с примесью сосны, ели, пихты, березы плосколистной, осины.
Луга распространены незначительно. Они приурочены к узким прирусловым полосам пойм рек и ключей.
Животный мир слагают представители восточносибирского фаунистического комплекса с включением некоторых видов высокогорного фаунистического комплекса.