位置
长白山自然保护区位于吉林省的东南部，地跨延边朝鲜族自治州的安图县和浑江地区的抚松县、长白县。东南与朝鲜毗邻。地图上位于E127°42’55”-W128°16’48”，N41°41’49”-S42°51’18”，总面积为196465公顷，其中林面积16081公顷；草地5683公顷；天池水面402公顷；森林覆盖率87.9%，是一个以森林生态系统为主要保护对象的自然综合体自然保护区。
地质地貌
长白山处于欧亚大陆边缘，濒临太平洋的强烈褶皱带。远在2亿年至7500万年的中生代以前，就曾经历过多次地壳变迁活动，形成古老的岩系，是观察寒武——奥陶纪界限层型剖面的理想地，也是研究中、新生代以来太平洋板块向欧亚大陆板块俯冲，分析全球地质构造演化的关键地区。在中生代，长白山地区经历数十万年的风雨侵蚀，形成了一系列的山间盆地。到了新生代，则变成了一片微波起伏的具有残丘散在的所谓准平原。随着新生代喜马拉雅造山运动，伴有火山的间歇性喷发，地壳发生了一系列断裂、抬升，地下深处的玄武岩熔液大量喷出地面，构成玄武岩台地，形成了由火山地貌、流水地貌塑造的门类齐全的多样性地貌组合类型。第四纪到来之前，地壳运动进入一个新的活动时期，火山活动再次活跃起来，在原来裂隙式喷发的基础上，转为中心式喷发，喷出的熔岩和各种碎屑物堆积在火山口四周的熔岩高原和台地上，筑起了以天池为主要火山通道的庞大的火山锥，其地貌类型有火山熔岩地貌、流水地貌、喀斯特（岩溶）地貌和冰川冰缘地貌。 长白山是一个年轻的、典型的火山地貌区域，自下而上主要由玄武岩台地、玄武岩高原和火山锥体三大部分构成。长白山是一座复合式盾状的休眠火山（距最近一次喷发时间约300年）。山顶环绕着海拔2500米以上的奇峰16座，陡峭险峻，雄姿各异。最高峰将军峰在朝鲜境内，海拔2749米。境内最高峰是白云峰，海拔2691米。玄武岩台地（又称山前熔岩台地）处于长白山下部地域，面积比较广阔，海拔在1000米以下，相对高差200米，地势比较平缓。玄武岩高原（又称山麓倾斜高原），介于玄武岩台地和火山锥体之间，是比较明显的倾斜地带，地面坡度一般在10°左右，海拔约在1000~1800米之间，是陡峻的火山锥体向玄武岩台地的过渡地带。
气候
长白山国家级自然保护区属于受季风影响的温带大陆性山地气候，具有明显的垂直气候变化带谱特征。主要是由太阳辐射、地理及大气环流相互作用而成。长白山是欧亚大陆东岸的最高山系，地势高，地形复杂，等温线大多呈南北向与山脉走向近乎平行，气温随高度降低明显，自山下至山上，在不同的高度上存在不同的气候类型，形成明显的垂直气候带，可划分中温带、寒温带和高山亚寒带3个气候带，在3个气候带中又划分出4个不同类型的垂直气候区。气温与植被的垂直分布关系极为密切：①中温带湿润红松阔叶混交林气候区，高度范围720~1100米。②寒温带湿润云冷杉林气候区，高度范围1100~1700米。③亚寒带湿润亚高山岳桦林气候区，高度范围1700~2000米。④极地寒带湿润高山苔原气候区，高度范围2000~2690米。
长白山气候特点春季风大干燥，夏季短暂温凉，秋季多雾凉爽，冬季漫长寒冷。年均气温在3~7℃，最低气温曾出现过零下44℃。年日照时数不足2300h。无霜期100d左右，山顶只有60d左右。年平均积雪深度一般在50厘米左右，最深处可达70厘米。年降水量在700~1400毫米之间，6~9月份降水占全年降水量的60%~70%。长白山冰雪覆盖期长达9个月，雪质优良，积雪最深可达2米，阴坡沟谷内斑块状积雪常年不化。云雾多，风力大，气压低，是长白山主峰气候的主要特点。尤其是夏季，风云莫测，变化多端。一会儿风和日丽，一会儿雷雨交加，素有“风无一日停，天无一日晴”、“一日观四季、十里不同天”的说法。年8级以上大风日数269d，年平均风速为11.7m/s。年雾淞日数165d，山顶雾日265d，年均日照数只有100d左右。
土壤
由于地质地貌、成土母质、植被和气候等自然因素的差异，形成了长白山明显的土壤垂直分布带谱，自下而上依次为山地暗棕色森林土带、山地棕色针叶林土带、亚高山疏林草甸土带和高山苔原土带。
山地暗棕色森林土带分布在海拔1100米以下的熔岩台地上，主要由火山碎屑和玄武岩风化而形成，土壤质地较粗，结构疏松，排水良好，土层中厚。地上植被以红松阔叶林为主。
山地棕色针叶林土带分布在海拔1100~1700米之间的坡地高原上，母质以火山喷出岩为主，上部覆盖有火山灰。植被以云冷杉为主，混生有岳桦及长白落叶松。草本植物盖度为40%左右。一般土层较薄，多在20~30厘米。
亚高山疏林草甸土带分布在海拔1700~2000米的火山锥体的下部，地貌为火山锥体。植被以岳桦矮曲林为主，伴生少量耐寒的长白落叶松，低洼及沟谷处有赤杨分布。土层很薄。
高山苔原土带分布在海拔2000米以上的火山锥体周围。土壤母质主要是火山碎屑和碱性粗面岩等。植被只有矮小的灌木、草本和地衣、苔藓等。由于气候寒冷，无箱期短，植物生长期亦短，有机质分解缓慢并大量积累，形成泥炭质。土层很薄，剖面层次不明显。
除上述有规律的地带性土壤外，还有局部低洼地区分布的沼泽土和草甸土等。
水文
长白山天池位于长白山主峰火山锥体顶部，是火山喷发后形成的高山湖泊。天池略呈椭圆形，集水面积21.4km²，水面面积9.82 km²，平均水深204m，最深处373m，总蓄水量20.4亿m³。大气降水是天池的主要水源，约占60%，其余约40%来自地下水。
长白山保护区内河流众多，水源丰富，是松花江、鸭绿江、图们江的发源地。第二松花江是松花江的上游，它有南、北两个发源地，南源为头道江，北源为二道江。头道江汇集了长白山西坡的各条支流，在保护区内的主要支流有漫江、锦江、梯子河、大沙河、小沙河、松江河、槽子河等。二道江汇集了长白山北坡的各个支流，在保护区内的主要支流有头道白河、二道白河、三道白河等。其中，二道白河直接发源于长白山天池，是第二松花江的正源。鸭绿江发源于长白山天池南麓，在保护区内的主要支流有十五道沟河、十九道沟河和二十三道沟河。图们江源于长白山天池东麓，干流是中朝两国的界河。全区河流年平均流量240亿m³，水力蕴藏量347万kw。
除湖泊与河流之外，区内矿泉资源也十分丰富，既有温水泉，也有冷水泉。主要温泉有长白温泉、湖滨温泉、锦江温泉、梯云温泉等。冷水泉有金线泉、玉浆泉等。在这些矿泉中，尤以长白温泉集中，其温泉群有200多个泉眼，最高温度达82℃，最低温度为37℃，日平均涌水量90t左右。二道白河西岸的两眼冷水泉，日平均流量达200t。
