据地理资料记载，保护区所在的小兴安岭东南部早在远古时期（约8亿年前）就已经形成陆地。在距今2-3亿年的古生代末期发生强烈的海西（华力西）运动中形成了褶皱带，后又受中生代的燕山运动和第三纪喜马拉雅山运动的强烈影响，形成了该地区地貌的基本轮廓，而后长期受外力的作用，逐渐发展到现在的地貌特征，即以低山丘陵为主的基本构造格局。
保护区境内峰峦起伏，群山环抱、沟壑纵横，形成了较复杂的山区地形。主山脉为南北走向，次山脉多为东西走向，地形总趋势是北、东、西三面较高、中央和西南部较低，其中部分核心区及部分实验区位于盆地上。保护区的最高山峰是位于北部的岭来东山，海拔为707.3m，向南逐渐降至本区的西南端永翠河北岸，海拔仅为280m，全区海拔平均为400m左右，相对高度在80-300m之间。本区属于低山丘陵地带，山顶较浑圆，山体两侧多不对称，一般南坡短而陡，北坡缓而长，平均坡度在10—15°之间，局部地段为20—40°以上的陡坡。
本区出露的岩石种类有海西期的花岗岩、斑晶花岗岩，少部分为太古代的花岗片麻岩。
