地质地貌
大明山主脉西北-东南走向，全长68公里，最宽处23公里。一般海拔1200米左右，主峰龙头山在山体中部之武鸣与上林两县交界处，海拔1760.4米，相对海拔1563米，是广西中南部地势最高的山地和山峰，属典型的中山地形。大明山山体周围由断陷盆地所怀抱，地势是西北及顶峰一带高而东南底，顶峰线在海拔1200米以上；西南坡因断层发育，坡度较陡，而西北坡则相对平缓。区域内地形以龙头山，望兵山一带最高，山坡高度均在1500米左右，未大明山山体的一级峰顶面，是大明山典型的构造侵蚀类型地貌；天坪一带的平均高度一般在1200-1300米，地势较平坦，为大明山二级峰顶面，四周海拔1000米以下的山峰构成堆积侵蚀地貌，成为向山前丘陵地过度的山带，为大明山第三级峰面。
气候
根据大明山天坪气候观测站观测记录，大明山年均气温为15.1℃,其中年均气温最高月7月份平均气温为21.9℃,年均气温最低月1月平均气温为5.8℃,气温年较差为16.1℃亟高温为28.6℃,亟低温为-6.0℃,≥10℃的有效果冻积温为4278-6614℃。大明山气温具有明显的垂直变化，山体东北坡平均气温垂直递减为0.51℃每百米，西南坡平均气温垂直递减率为0.59℃每百米。
由于大明山气候温暖潮湿，山地气候特征强烈，热量充足，雨量充沛，加上大明山上体相对高差大，气候因此具有明显的垂直地带差异，使得大明山到处郁郁葱葱、百花争艳，移步换景，生物景观亟为丰富，并具有夏日清凉、东有冰雪的气候景观。山顶湿度大、云雾多等条件更使大明山具有佛光等罕见的气候景象。大明山独特的山地森林气候环境，使大明山湿润，空气清新，夏凉冬暖，是中国南方避暑的理想之地。
水文
大明山是广西六大瀑雨中心之一和重要的水源林区，是上林县清水河、武鸣县无武鸣河等河流得主要源头，是周边四个县工农业生产和人民生活用水得主要水源区。发源于大明山得主要河流有33条，最后汇入浔江，属珠江水系。集水面积700万平方公里，年产水量11.58亿立方米，森林土壤瞬时总蓄水能力和枯枝落叶层吸附水能力和为437.7亿立方米，多年平均降水量为1700-2349.6毫米，枯水期地表横沟平均径流模数达8.8L/S.公里。
植物、植被
根据综合考察和所依据得前人资料整理统计，大明山有维管束植物209科、764属
2023种（含种以下等级）。其汇总蕨类植物42科、84属、250种；裸子植物7科、9属、18种；被子植物中得双子叶植物138科、544属、1531种；植被植物中的单字叶植物22科、127属、224种，是广西之中最丰富得地区之一。国家保护植物达29种，其中国家一级保护植物有桫椤、格木、锺萼木三种，国家二级保护植物有黑桫椤、达叶黑桫椤、白豆杉、福建柏、观光木、马蹄参、紫 木等16种，国家三级保护植物有长苞铁杉
清沟栲、长叶竹柏等9种。仅蕨类植物就有中国特有种47种，大明山特有种9种，药用植物1331种，具有较高观赏价值的有450种。
野生动物
根据中国科学院《中国动物地理》中划分，大明山属于东洋界，华南区，属广沿边亚区，滇桂山地丘陵区；动物群落只要为热带雨林性常绿阔叶林、农田动物群。
由于大明山自然保护区的特殊地理位置和复杂生态环境，为这里得野生动物群落结构提供了丰富得食物来源，使它们能顺利地繁衍生息。据综合考察，大明山保护区共有野生脊椎动物31目90科208属294种；其中鱼类22种，两栖类19种，爬行类2种，鸟类151种，哺乳类60种。保护区得野生动物资源丰富，种类繁多，其中属国家二级保护得珍惜动物有黑叶猴、金钱豹、蟒等3种；属二级保护得动物有林麋，苏门羚、黑熊、原鸡等34种。大明山已鉴定定名得昆虫531种，大型真菌202种。此外，保护区还是鹰科、秧鸡科、杜鹃科、三趾鸽科、卷尾科等候鸟迁徙得停歇地和必经路线，是研究候鸟迁徙路线得理想之地。
