Днестровско-Днепровская лесостепь охватывает южную и центральную части Подольской возвышенности, Приднепровскую возвышенность, приуроченные к Украинскому щиту.
Особый характер поверхности кристаллических пород, геологические структуры, дифференцированные тектонические движения, денудационные процессы сыграли важную роль в формировании современного рельефа.
Кристаллические породы перекрыты палеогеновыми и неогеновыми песчано-глинистыми отложениями разной мощности. В понижениях древнего рельефа находится дресвяная или каолиновая кора выветривания.
В целом для лесостепи характерен возвышенный расчлененный рельеф со средними высотами более 180 м. Максимальные высоты (до 321 м) отмечаются к юго-западу от города Казатин.
Наибольшей густотой и глубиной расчленения отличаются приднепровские склоны. В северной части Днестровско-Днепровской лесостепи преобладают слабодренированные междуречные равнины. Бассейн реки Южный Буг представляет собой холмистую равнину с развитой сетью речных долин.
К югу поверхность лесостепи понижается, что связано с понижением склонов Украинского щита, их более глубоким залеганием. Однако общая расчлененность рельефа остается значительной. В Приднестровье — это холмистая Балтская равнина, в верховьях рек Южный Буг и Ингулец для наклонных равнин характерна пологая холмистость на общем водораздельном фоне.
Днестровско-Днепровская лесостепь сложена лессовыми породами, средняя мощность которых на водоразделах 3−4 м, на склонах и в западинах она увеличивается до 10−25 м.
Наличие легкоразмываемых антропогеновых и неогеновых отложений, большие амплитуды относительных высот, достаточно большое количество атмосферных осадков способствуют развитию интенсивных эрозионных процессов.
Условия увлажнения и теплообеспеченности характерны для умеренно континентального климата. Годовые суммы осадков равны 400−550 мм, причем 75% этого количества припадает на теплый период года, отмечается ливневый характер их выпадения, сопровождаемый интенсивным смывом почв со склонов, не защищенных травянистой или кустарниковой растительностью.
В питании рек преобладают твердые атмосферные осадки. Период со снежным покровом составляет 60−75 дней. Бурное снеготаяние приходится на весенний период, поэтому 45−65% годового стока наблюдается весной.
В Днестровско-Днепровской лесостепи на междуречье Днестр — Южный Буг, восточном склоне Приднепровской возвышенности большие площади занимают серые лесные почвы.
Оподзоленные черноземы и темно-серые лесные почвы распространены на пониженных участках. В пониженной северной части Приднепровской возвышенности сформировались типичные малогумусные и выщелоченные черноземы. На склонах возвышенностей и речных долин распространены смытые разновидности почв.
Преобладающий тип растительности — широколиственные леса, состоящие только из дубовых насаждений, или с примесью граба, ильма, липы, клена с хорошо развитым подлеском. Основные лесные массивы приурочены к возвышенностям и их склонам, расчлененным междуречьям, речным долинам.