Климат в районе заповедника – континентальный с жарким летом и морозной зимой. Он формируется под влиянием азиатского материка, перегретого летом и переохлажденного зимой и атлантического океана. В одни периоды преобладает влияние первого, в другие второго, а в третьи влияния обоих факторов уравновешиваются. Этим обстоятельством обусловлена нестабильность метеорологических условий в районе заповедника. Суровые морозные зимы чередуются с мягкими, жаркие засушливые периоды – с прохладными периодами затяжных осадков.

На территории заповедника при его почвенном картографировании было выделено три перечисленных ниже почвенных района, границы которых совпадают с границами представленных в заповеднике орографических районов.

Исходя из геоморфологического строения долины реки Волги Самарской Лукой или Жигулевской возвышенностью именуется район, ограниченный с севера, востока и юга излучиной Волги. Северо-западная его граница проходит по линии Жигулевской дислокации: от с. Усолья на с. Муранку, далее по р. Тишереку до с. Троекуровки; отсюда граница принимает западное направление. С запада район ограничен меридианом восточнее г. Сызрани (500 9’ в. д.).

В геологическом строении территории Жигулевского заповедника участвуют отложения каменноугольной, пермской, юрской и четвертичной систем. Выходы наиболее древних каменноугольных известняков и доломитов обнаруживаются только в районе Жигулевских гор. Пермские отложения, представленные известняками и доломитами казанского и татарского ярусов выходят местами на поверхность в Жигулевских горах, а также на бортах оврагов и балок плато. Здесь же отмечаются выходы верхнеюрских глин, служащих нередко на водоразделах почвообразующими породами. В геологическом строении территории островного участка участвуют исключительно аллювиальные отложения четвертичной системы. Четвертичные отложения наблюдаются также на плато и по древним долинам (наиболее крупным оврагам).

Островной участок заповедника сложен аллювиальными песками и супесями. Береговая линия Саратовского водохранилища принимается по горизонтали с отметкой 30 м н.у.м. Характерная особенность рельефа острова – вытянутые вдоль по течению Волги (с запада на восток) гряды и западины. Общая протяженность островного участка по север-ному валу, соединяющему острова Шалыга и Середыш, составляет 5 км, наибольшая ширина суши (в западной части острова Середыш) составляет 900 м.