Небольшие хребты Лопаткинский, Плоский и Беляева, которые находятся в границах заказника, не превышают отметок от 415 до 897 м над уровнем моря.
В заказнике хорошо развита речная сеть: 0,7-0,9 км водотоков на квадратный километр территории. Практически все реки — горные. Их истоки питаются снежниками, ледниками, подземными водами. В верховьях их течение быстрое (от 1,5 до 2,5 м/сек), порожистое, встречаются водопады. В низовьях реки выходят на приморские низменности, и скорость течения уменьшается до 0,7-1,5 м/сек.
Крупнейшая река заказника — Озерная, вытекающая из озера Курильское. Ее важнейшие характеристики: длина русла 62 км, ширина до 100 м, глубина до 3 м (на перекатах до 0,7 м); площадь водосбора 848 км2 при средней высоте водосбора 440 м; максимальный подъем воды в половодье 163 см, в дождевой паводок 149 см; максимальная скорость подъема воды может достигать 231 см в сутки. Река замерзает только в низовье (до 3 км от устья полностью, а до 10 км — частично) в период с ноября по февраль.
В заказнике много озер. Есть озера вулканического происхождения — кальдерные, плотинные (в их числе самое крупное озеро — Курильское, а также озера Камбальное и Витаминное), морского происхождения, образовавшиеся в расширенных приустьевых участках рек, отделенных от моря песчано-галечниковыми косами (озеро Казачье, например). Множество мелких озер на тундрах и заболоченных низинах ( в районе залива Камбальный, на Лопатке, в низовье Трех сестер) образованы в результате замедленного стока поверхностных вод.
Южная Камчатка отличается большой снежностью, в связи с чем даже на относительно невысоких вулканах формируются ледники. Самый крупный ледник «Арарат» площадью 1,4 км2 расположен на вулкане Камбальный. В заказнике много горячих источников.
Климат носит муссонный характер с сезонной сменой направления ветров, со снежной зимой и прохладным дождливым летом.
В границах заказника находится крайнее юго-западное побережье полуострова Камчатка, которое в наибольшей степени в регионе испытывает влияние циклонической деятельности. Погода здесь отличается крайней неустойчивостью.
Зима длится с конца ноября по начало апреля, довольно теплая, но ветреная и пасмурная; средняя температура самого холодного месяца не ниже -7°С. Здесь чаще, чем где-либо на Камчатке, отмечаются ураганные ветра, сильные и продолжительные метели. Средние скорости ветра — наибольшие на Камчатке (около 12 м/сек). Тихих, ясных морозных дней почти не бывает.
Лета в общепринятом понимании (со средней суточной температурой выше 10°С) на крайнем юго-западном побережье нет. Средняя месячная температура августа (самого теплого месяца) ниже 10°С. Период вегетации длится 100-110 дней (как на крайнем севере Камчатской области). Летние месяцы (июль и август) отличаются наибольшей на Камчатке повторяемостью облачности и туманов. Средние скорости ветра хотя и уменьшаются к лету, но весьма велики — около 7 м/сек.
Наиболее благоприятными сезонами являются весна и осень.
Количество осадков весной минимально (около 50 мм в месяц), солнечных дней больше, чем в другие сезоны. Весенний переход температуры воздуха через 0°С происходит в начале мая, а через +5°С — во второй половине июня.
Осенний переход температуры через +5°С — в середине октября, а через 0°С — в середине ноября.
Климатические особенности вулканического нагорья заказника — прежде всего в обилии осадков: на восточных склонах, обращенных к Тихому океану, выпадает наибольшее их количество для Камчатки — около 2500мм (главным образом в виде дождя и мокрого снега). Зимой здесь часты сильные и продолжительные метели (40-60 дней за зиму) и снежные заряды, вследствие чего снежный покров достигает 1,5 — 3,0 м и более[14].
Климат приморских равнин — морской, влажный, характерный для всего юго-восточного побережья полуострова.
В заказнике, как и в других районах полуострова Камчатка с активной вулканической деятельностью, процессы почвообразования происходят под влиянием региональных (зональных) факторов (тепловой и водный режимы, растительность) и физико-химических особенностей вулканических отложений. После извержений погребенные почвенные горизонты утрачивают свои функции и приобретают новые свойства. Мощность почвенного покрова нарастает, а самыми молодыми оказываются его верхние горизонты.
На территории заказника наиболее распространены охристые вулканические, слоисто-пепловые вулканические почвы, иллювиально-гумусовые почвы тундр и стлаников, лугово-дерновые и торфяно-болотные вулканические почвы.
Сложные орографические особенности, неоднородность метеоусловий, наличие горячих источников и термальных полей, высотная поясность — все это способствует разнообразию флоры Южно-камчатского флористического района. Ее своеобразие еще и в том, что именно здесь находят предел распространения многие камчатские виды растений, и сюда же проникают виды, свойственные Курильским островам.
Флора заказника насчитывает 380 видов растений, среди которых — произрастающие только на юге Камчатки соссюрея Ридера (Saussurea riederi Herd.), первоцвет отменный (Primula eximia Greene), осока хаккодская (Carex hakkodensis Franch.), перакарпа чаровницевидная (Рега-carpa circaeoides (Fr. Schmidt) Feer), чертополох поникающий (Carduus nutans L.), зверобой камчатский (Hypericum Kamtschaticum Ledeb.) и другие.
На территории заказника найдены 27 видов растений, которые не встречаются в Кроноцком заповеднике (лизихитон камчатский Lysi-chiton camtschatcense (L.) Schott, купальница Ридера Trollius riederanus Fish, et Mey, колокольчик Шамиссо Companula chamissonis Fed., термопсис люпиновый Thermopsis lupi-noides (L.) Link, вероника Стеллера Veronica stellerti Pall ex. Link и другие), 13 видов относятся к категории редких видов.
Заказник лежит преимущественно в зоне субальпийских кустарников. В растительном покрове характерны заросли ольхового, кедрового стлаников и рябины, занимающие возвышенные водораздельные поверхности от морских побережий до отметок 1000-1100 м над уровнем моря. Кедровостланиковые заросли занимают в заказнике площадь 53,5 тыс. га, а ольховые стланики 48,1 тыс. га. Самый обширный массив кедрового стланика расположен в районе мыса Сивучий.
Высокоствольные леса занимают подчиненное положение: по долинам рек и ручьев произрастают ольхово-ивовые леса с господством камчатского крупнотравья, а в бассейне озера Курильское и на тихоокеанском побережье в бухте Три Сестры — редкостойные леса из каменной березы.
Горные тундры из аркто-альпийских кустарничков, мхов и лишайников широко представлены на вулканических долах на отметках от 800 до 1200 м над уровнем моря. Выше 1300 м несомкнутые растительные группировки заканчиваются каменистыми россыпями, гольцами, оголенными лавами, Аналогичны горным тундрам — и приморские кустарничковые тундры на Охотском побережье и на полуострове Лопатка.
Болотная растительность представлена фрагментами на переувлажненных низинах.
Практически все водоемы на территории заказника являются нерестилищами тихоокеанских лососей: кеты, кижуча, горбуши, а также кунджи, гольца, а озеро Курильское — крупнейшее на азиатском континенте нерестилище нерки. Рептилий нет. Амфибии представлены сибирским углозубом.
Своеобразна авифауна заказника. Миграционные пути многих видов птиц пролегают над его территорией. Осенью птицы как бы «стекаются» сюда с восточного и западного побережий Камчатки, а весной именно здесь поток мигрантов, летящих на север вдоль островов Курильской гряды, делится на два русла, огибающих полуостров Камчатка с запада (по Охотскому побережью) и с востока (по Тихоокеанскому побережью). 176 видов насчитывает фауна птиц заказника, 104 из которых — гнездящиеся. Это составляет 68% всей авифауны полуострова и 70% ее гнездящихся видов. Ее облик довольно полно и наглядно отражает облик авифауны полуострова Камчатка в целом[15].
В границах заказника гнездится 0 пар белоплечих орланов, 12-15 пар сапсанов (на скалистом побережье южной части полуострова обитает одна из двух крупнейших на Камчатке популяций сапсанов); здесь сосредоточено более 50 поселений морских колониальных птиц.
В заказнике зимуют кречеты, а вдоль морских побережий собираются на зимовку тысячи гусеобразных, чайковых и чистиковых птиц; крупнейшие скопления водоплавающих находятся в Первом Курильском проливе, разделяющем полуостров Камчатка (мыс Лопатка) и Курильские острова (остров Шумшу).
Фауна млекопитающих насчитывает более 40 видов. Соболь и лиса-огневка (Vulpes vulpes L.), бурый медведь и росомаха, волк, рысь (Lynx lynx L.), выдра, американская норка (Mustela vison Schreber), горностай (Mustela erminea L.) обычны в здешних местах. На склонах приморских террас (мыс Сивучий) известны колонии камчатского черношапочного сурка. Большой интерес представляет приморская популяция снежного барана численностью около 30 особей.
Разнообразна группа морских млекопитающих: у берегов заказника нередки киты (серый, синий (Balaenoptera musculus L.), малый полосатик (Balaenoptera acutorostrata Lacepede), белокрылая морская свинья (Phocoenoides dalli True), косатка (Oreinus orca L.) и другие, дельфины, на скалистых мысах, рифах и на островах залегают ластоногие, в том числе сотни сивучей (до 1985-1986 гг. зимой на охраняемом побережье собиралось до 2,5 — 3 тысяч сивучей, но в 1988 г. отмечено резкое сокращение их численности).
Важнейший объект охраны, ради которого и создавался заказник «Южно-Камчатский» — калан. Некогда почти полностью уничтоженный, он образует ныне крупные скопления у берегов южной части полуострова Камчатка. В границах заказника держится около 1,5 — 2 тысяч особей.