保护区土壤是北温带地区地带性土壤与长白山地的非地带性土壤镶嵌分布的有机结合演化而成。
典型地带性土壤有暗棕壤。成土母质为酸性岩风化物，土壤呈微酸性，广泛分布在中、俄边境的丘陵山地，其中东北部山区主要以暗棕壤为主，还有少量的沼泽土、冲积土等穿插其间，形成东北部山区土壤类型。
非地带性土壤分布在中部平原和周围丘陵、山谷台地，土壤以水稻土、白浆土、冲积土为主,还有零星分布的草甸土、沼泽土。
全区共有7种土壤类型：暗棕壤、白浆土、草甸土、沼泽土、风沙土、冲积土、水稻土。
该区河流属图们江水系，河网密布，平均每平方公里河长超过4.3公里，珲春有大小河流52条，二级直流34条，三级支流11条，四级支流2条。全市多年平均径流深度361.5毫米，径流量为18.02亿立方米，其中保护区内多年平均径流深超过400毫米。境内径流深度在地域上的分布为由北、西向东南递增，径流年际间变幅也很大，丰水年的平均径流量为枯水年的3倍以上。
珲春的气候属近海中温带季风气候区，气候特点是四季分明，冬冷夏热，雨热同季。同时，全区气温受海洋性气候影响变化较明显，冬与夏、昼与夜温差逐渐缩小。与同纬度地区相比，基本上是冬暖夏凉。极端天气现象较少见。年平均气温为5.65℃，1月平均气温为-17.4℃，8月平均气温为25.9℃，极端高气温为36.3℃，极端低气温为-32.5℃。无霜期120~26天，年平均积温2584.4℃，封冻期在11月初，一般在4月上旬开始解冻。大冻层深度为1.5米，水面结冰厚度0.8~1.0米，正常年份积雪大厚度为39厘米。
保护区贯穿珲春市的东北部和东南部地区。在大地构造单元上属于中朝准地台的东北边缘即辽东的复背斜区域，次一级构造属于辽东隆起区的太子河—浑江凹陷和铁岭—靖宇隆起，即长白山第二隆起带的交汇处。在区位上，处于欧亚大陆边缘，濒临太平洋板块与欧亚大陆板块碰撞而产生的强烈的褶皱带区域。
保护区南北跨越珲春全境，东西呈狭长地带分布，境内群峰起伏，层峦叠嶂，山地主要分布于北、中和南部的部分地区，地势北高南低，北部全区高点海拔达973m，南部低点海拔5m，高差大。高山、谷地，河流、湖泊均有发育。分为低中山地貌区、低山丘陵地貌区和河谷及盆地地貌区。
该区地貌主导特征表现为以低山地为主，属长白山系老爷岭山脉。丘陵、盆地、台地、河谷、阶地、冲积扇、湖泊、沙洲、三角洲均有发育。地貌类型均比较齐全，其中微型地貌中的沙洲、河漫滩、一级阶地是砂金富存的主要地貌单元。
主要山峰有：棺材砬子、黑瞎子山、平头岭、石门岭、鹰嘴砬子、老陈家后山、大里沟大顶子、烟筒砬子山、黑山、神仙顶子、长岭子、黑顶子山、水流峰、沙草峰、张鼓峰等。
岛屿、沙洲有：河口沙洲岛、琵琶岛、玉泉岛、防川岛、河东下沙洲、琵琶沙洲、朝阳新沙洲和古江沙洲等。
其次还有河流地貌、丘陵、河谷和盆地。
由于该区特有的自然地理条件和区位优势，其野生动植物资源极为丰富，足以堪称图们江流域世界级的“生态宝库”。据初步调查统计，保护区常见的野生植物有59目119科314属537种，其中国家重点保护的野生植物有东北红豆杉、红松、紫椴、黄檗、水曲柳、胡桃楸、钻天柳、野大豆、刺五加、莲等10种；野生动物有34目77科183属316种，其中国家Ⅰ级重点保护的野生动物有东北虎、豹、梅花鹿、紫貂、原麝、丹顶鹤、金雕、虎头海雕、白尾海雕等9种；国家Ⅱ级重点保护的野生动物有黑熊、马鹿、猞猁、花尾榛鸡等33种。另外，据单项调查表明，保护区内还有大型真菌类和昆虫，已知的大型真菌有12目43科154种，其中，有重要经济价值的有69种；已知的昆虫14目118科340属425种
东北虎是自然生物链中大型猫科动物，是仅存的虎的5个亚种中体形大的一种，擅长昼伏夜出，喜以梅花鹿、马鹿、狍及野猪为食，它威武而神圣，一直是勇敢和力量的象征，在中华几千年的文化和宗教领域里担任着重要的角色，素有“百兽之王”和“山神爷”的美称。然而，由于近百年来人类无休止的采伐、烧荒和猎杀，使东北虎的栖息地急剧退缩并逐渐形成了岛屿化，其野生种群数量也急剧减少。全世界东北虎的数量不足500只，仅分布于俄罗斯远东地区和中国的吉林和黑龙江两省的局部区域。
珲春东北虎国家级自然保护区是中国野生东北虎分布数量与密度高的区域，据中、俄、美三国专家联合调查统计，保护区内的东北虎有27 [5] 只，还有部分东北虎经常游荡于中俄两国之间。保护区内的东北虎主要分布在北部的青龙台、春化和马滴达保护站辖区内，偶尔也活动于敬信和杨泡保护站境内。这里森林生长繁茂，人为干扰少，还蕴藏着大量的梅花鹿、马鹿、狍和野猪等丰富的食物资源，是东北虎理想的栖息地。保护区管理局自成立以来，由于加大了《中华人民共和国野生动物保护法》等相关法律法规的宣传和对滥捕滥猎野生动物违法行为的打击力度，多次集中开展了清缴非法捕猎工具的专项行动，使东北虎的生存环境有了极大程度的改善，其种群数量也有了显著的提高，并逐步形成了向保护区西部扩散的趋势。尤其是2003年1月24日和2004年1月16日，保护区管理局利用国际野生生物保护学会（WCS）中国项目捐助的红外线照相机，两次成功拍摄到了野生东北虎活动的照片，还在保护区南部拍摄到了成龄雌虎带幼虎活动的足迹。
又名金钱豹或远东豹。在猫科动物中以灵巧机智闻名，擅长攀援跳跃，喜食狍、鹿、兔和环颈雉，常栖息于悬崖断壁和树杈之间，白天隐身于密林深处，夜晚与东北虎争夺食物，但真正与东北虎而遇的时候，它也只能退避三舍，敬而远之。豹曾栖息于中国黄河以北、以东的大部分区域以及俄罗斯远东地区和朝鲜半岛，已处于濒危的边缘，其种群数量不足50只，在世界保护物种红皮书中被列为极危（CR）物种。
吉林珲春东北虎国家级自然保护区内豹的分布极为有限，仅发现了2-4只。
保护区南部的敬信湿地具有极高的保护价值，虽然农田与湖泊纵横交错，但丹顶鹤和大雁从未因人类的耕作而远赴他乡，每年都飞越千山万水，在此或驻足休整，或停留安家，待小鹤能够展翅高飞之际，举家南迁，来年春季，再次到来图们江流域下游以其邻近日本海，吸引了很多洄游鱼类在此游曳繁殖，如马苏大马哈鱼、驼背大马哈鱼。偶尔也会看到海狗、海豹，海鸥，野鸭。
保护区总面积108700公顷，其中：核心区50536公顷，占保护区总面积的46.5%；缓冲区40571公顷，占保护区总面积的37.3%；实验区17593公顷，占保护区总面积的16.2%.另外根据东北虎、豹野生种群活动范围较大的特点，在保护区外围设立外围保护带41778公顷。
保护区管理局隶属于延边朝鲜族自治州林业管理局，上级主管部门为吉林省林业厅。保护局下设野生资源保护处、湿地保护处、综合处、宣教中心、救护中心、科研繁育中心等6个管理部门、6个基层保护站和1个生态保护警察大队，现有管理人员57人。
保护区2001年成立。国家林业局为该保护区批复一期工程建设资金643万元，其中，国债资金514万元，地方配套129万元。保护区管理局利用此项资金，先后建设了春化、马滴达、敬信等保护站的建设，购置了常规的巡护、监测和宣教设备，逐步完成了勘界立桩的工作，并在主要交通路口设立宣传警示标牌14块，促进了保护区各项管理工作的开展。
①保护区管理局采取“走出去，请进来”的方式，邀请国际野生生物保护学会、世界自然基金会的专家和学者举办各类专业技术培训，并组织中层领导干部到其他国家级自然保护区进行考察学习，提高管理人员的专业技术水平。
②通过设立虎豹监测热线电话、奖励信息提供奖励机制
及借助边防巡逻和森林警察强化巡护工作等形式，积极做好虎豹的保护与研究工作，分析出其个体的差异及活动范围。
③联合公安、工商、渔政等管理部门，在加大相关法律法规宣传力度的同时，定期不定期地对宾馆、饭店、市场等可能经销野生动物及其制品的场所进行检查。并且从严从快查处滥捕滥猎野生动物的违法活动。
④开展宣传教育活动，邀请中央电视台、新华社、《人民日报》社等全国20多家新闻媒体，对保护区的建设与发展及不同时期的工作进行报道。同电视台合作制作完成了《虎殇》、《东北虎的家园》专题片两部。
⑤加强国际间的交流与合作，同国际野生生物保护学会、世界自然基金会、联合国教科文组织等国际组织建立了合作伙伴关系，举办召开了“建立图们江下游地区跨国界生物圈保护区国际研讨会”、“图们江下游生物多样性保护跨国界合作研讨会”、“中国东北虎野外种群恢复工程建设进程国际研讨会”、“东北虎野生种群及其被捕食猎物（有蹄类）监测技术国际研讨班”等会议，就实施东北虎、豹野生种群的保护及建立图们江下游地区跨国界生物圈保护区等问题。与国际野生生物保护学会（WCS）建立了合作关系，并设立了“中国吉林虎豹保护项目办公室”，在资金、技术与培训等方面赢得了支持与帮助。
图们江下游三角洲历史悠久，自古就是兵家必争之地。历代人民在此屯田戍边，留下了许多可歌可泣的动人事迹和惨烈壮观的战场遗址。已发现的古遗址、古墓4处：六道泡遗址、黑顶子遗址、水流峰长城、圈河古墓群，石碣2处：土字牌、彭玉堂墓碑.战场遗址遗迹4处：回龙峰革命洞、玉泉洞越狱旧址、张鼓峰战役旧址、图们江口。
水面面积为48万平方米，东系宽480米，南北长处可达1000米，潭水清澈。东依群山，三侧环林，每年天然生长出满池的荷花。每年8月中旬时节，湖面上红、白、粉三色荷花相映成辉，常有野鸭、海鸟、丹顶鹤、白鹭嬉戏其间，别有一番情趣。清末诗人韩文泉有佳句“幽谷如临君子国，深山得睹美人仙”盛赞此景。
位于张鼓峰西一公里处，长800米，宽700米，其四面环山。 张鼓峰又名刀山，位于防川村北部1.5公里的中俄边界线上，图们江上溯40公里的东岸，海拔152米，山顶分水岭为中俄边界，是北部主要山峰，山林别致，山顶平坦，便于眺望，因中俄期间的“张鼓峰战役”而闻名，其山坡仍可发现战争遗物。
于中俄边界山岗上，因为是全国东部的边防哨所而得名。望海阁于1993年建成，三层14米，矗立于防川哨所东侧。土字牌位于珲春敬信防川村中俄边界的起点处，是1886年中俄重堪珲春东部边界时立的。 1886年，清朝督办边务大臣、督察院左副督御使向俄国勘界官员据理力争，使俄国擅自立于洋馆坪处的界碑北移到这里，从而争回了被俄国非法占据的黑顶子（今敬信镇）地方。 “土字牌”长1.44米，宽0.5米，厚0.22米，为花岗岩质。
