Według regionalizacji przyrodniczo-leśnej tutejsze lasy położone są w VI Krainie Małopolskiej w trzech dzielnicach:
- 7 Dzielnicy Wyżyn i Pogórza Śląskiego,
- 8 Dzielnicy Wyżyny Krakowsko - Częstochowskiej,
- 9 Dzielnicy Wyżyny Środkowo – Małopolskiej.
Obszar Nadleśnictwa Olkusz charakteryzuje się dość zróżnicowanym reliefem. Środkowa i północna część ma charakter pagórkowaty i falisty z wypiętrzeniami skał wapiennych, charakterystycznymi dla krajobrazu Jury Krakowsko - Częstochowskiej. Zachodnia i północno-wschodnia część ma charakter równinny. Większość obszaru Nadleśnictwa ma wyżynny charakter i położona jest na wysokości 300 - 400 m npm. Najwyższe wzniesienie w zasięgu Nadleśnictwa to góra Aleksandra Janowskiego (Zamkowa) z ruinami zamku w Podzamczu - 504 m npm., natomiast najniżej położone są tereny w kompleksie Łany - 240 m npm. Lokalnie naturalne ukształtowanie terenu uległo zniekształceniu wskutek działalności ludzkiej – powstały wyrobiska, zapadliska, kamieniołomy. Na przeważającym obszarze rzeźba terenu zachowała jednak swój naturalny charakter.
W części północno-zachodniej obrębu Olkusz znajdują się tereny byłej Pustyni Starczynowskiej tzw. „Dziadowskie Morze” zalesionej w latach 1956 - 66. Na terenie obrębu Rabsztyn, w jego zachodniej części znajduje się Pustynia Błędowska o powierzchni 12 km2 tzw. „Polska Sahara”, która ulega w szybkim tempie naturalnej sukcesji. To tutaj, przed walkami w Afryce, przeprowadzał manewry feldmarszałek Rzeszy Niemieckiej Erwin Rommel dowódca słynnego Afrika Korps.
Nadleśnictwo Olkusz położone jest w całości w zlewni Wisły: teren obrębu Olkusz i Rabsztyn leży w dorzeczu rzeki Przemszy, a obręb Pilica w dorzeczu rzeki Pilicy. Obszar ten jest bardzo ubogi w wody powierzchniowe – gęstość sieci rzecznej należy do najniższych w Polsce.
Podłoże geologiczne stanowią wapienie jurajskie i triasowe pokryte warstwą różnej miąższości utworów dyluwialnych złożonych głównie z piasków i glin. Na takim podłożu wykształciły się głównie następujące gleby:
- bielicowe właściwe, skrytobielicowe i murszaste,
- brunatne kwaśne i właściwe,
- rędziny właściwe i brunatne,
- murszowe i torfowe.
Udział siedliskowych typów lasu przedstawia się następująco:
Bs - 7,5 % BMśw - 17,7 %
Bśw - 29,6 % BMw - 1,0 %
Bw - 0,5 % Bmwyż - 0,8 %
LMśw - 11,2 % Lśw - 2,6 %
LMw - 0,5 % Ol - 0,8 %
Lmwyż - 3,7 % Lwyż - 23, 4 %
Pozostałe - 0,7 %.
Obszar Nadleśnictwa Olkusz (wg E. Romera) został zaliczony do klimatu Wyżyn Środkowych, do Krainy Klimatycznej Śląsko - Krakowskiej.
- średnia temperatura powietrza - roczna + 7,1 oC
- średnia temperatura powietrza okresu wegetacyjnego (IV - X) + 12,5 oC
- średnia roczna suma opadów - 737 mm
- średnia ilość opadów w okresie wegetacyjnym (IV - X) - 515 mm
- długość okresu wegetacyjnego (z temperaturą + 5 oC) 200 - 210 dni.
