Характерен равнинный рельеф с едва заметными пологими склонами и плоскими водоразделами. Возвышенности имеют куполообразную форму, а склоны слабо вогнуты, небольшой крутизны. Абсолютные высоты - до 373 метров над уровнем моря, превышения - до 100 метров.
Климат резко континентальный с годовой амплитудой температур 80° C. Зима длится до 5 - 5,5 месяцев. Самые суровые морозы наступают в январе - до -52° C (средняя январская температура - -30,4° C). Наиболее жаркий месяц - июль (до +34° C, в среднем +19,5° C). Характерно глубокое промерзание почв. Близость гор обусловливает многоснежность; средняя высота снежного покрова - 40 см. Таяние снега начинается в первой декаде апреля. Весна сравнительно короткая, засушливая. Засухи в конце апреля - начале мая зачастую приводят к широкому распространению пожаров. Лето влажное, теплое, часты циклоны, приносящие ливневые дожди. Осень сухая, теплая, солнечная. Безморозный период - 50 - 90 дней. Первые заморозки могут наступать во второй половине августа, а устойчивый снежный покров устанавливается в третьей декаде октября.
Гидрографическая сеть включает участки рек Нора с протокой Сорокаверстная и Селемджа, несколько мелких рек и ключей Глубокий, Золотой, Бархатиха, Угольный, Якутинский. Имеется множество пойменных старинных озер вдоль рек Нора и Селемджа. Поймы рек заболочены.
Почвы бурые лесные, буро-таежные глеевые, в том числе в комплексе с глеевыми также представлены лесные подбелы.
Растительность заказника представляет собой оригинальное смешение бореальной и неморальной флоры. Здесь стыкуются зоны светлохвойных (средняя тайга) и широколиственных лесов (южная тайга); это переходный район, где встречаются сибирские, охотские и маньчжурские виды растений. Основные лесообразующие виды - лиственница Гмелина и береза плосколистная. Присутствуют болотный, лесной, кустарниковый и луговой типы растительности. Луговые пространства значительны. Распространены вейниковые, вейнико-разнотравные, злаковые, злаково-разнотравные луга.
Заболоченные территории представлены преимущественно осоково-вейниковыми и осоковыми марями.
Для животного населения заказника "Нижне-Норский" характерно смешение четырех типов фауны: восточносибирского, охотско-камчатского, дауро-монгольского и маньчжурского. Многие виды находятся здесь на границе ареала. Из позвоночных животных наиболее многочисленны сибирский углозуб, дальневосточная лягушка и квакша, красно-серая полевка, восточно-азиатская мышь, белка, бурундук, соболь, сибирская косуля, лось, бурый медведь, околоводная орнитофауна. Из видов интродуцентов в реках и озерах обитают акклиматизированные в 50-х годах американская норка и ондатра.