Hidrologia
Foram os principais cursos de água, assim como os seus afluentes, que conferiram a esta área o seu aspecto particular (Lopes da Silva, 1992).
As principais linhas de água que aqui se encontram são o rio Côa, o rio Bazágueda e a ribeira da Meimoa. A primeira pertencente à bacia hidrográfica do Douro e delimita a Reserva a Norte. A Segunda, da bacia hidrográfica do Tejo, nasce no interior da Serra correndo de Sul para Sudoeste (idem, 1992). Pertencente à mesma bacia hidrográfica que a anterior, a ribeira da Meimoa nasce igualmente na Reserva e dá origem à albufeira da barragem com o mesmo nome.

Geologia
Segundo a Carta Geológica de Portugal, a área da Reserva assenta sobre um complexo xisto-grauvaquico ante-ordovício e séries metamórficas derivadas, que remontam à Era pré-cambrica e paleozóico indiferenciadas.
Como refere Lopes (1992), esta faixa xistosa é cortada por dois filões quartzozos paralelos, de orientação Nordeste-Sidoeste e extensão aproximada de 12 Km, que surgem pontualmente sob a forma de afloramentos.
Quanto à natureza litológica, a composição das rochas parece ser bastante pobre. Grande parte da Reserva é formada por xistos argilosos muito enrugados. A orientação geral dos xistos é de Noroeste-Sudeste e as camadas são verticais ou inclinadas para Sudoeste (idem, 1991).
Ao longo das ribeiras da Meimoa, Valdedra e Salgueirinho predominam os grauvaques cinzentos esverdeados claros de grão fino ou médio (idem, 1991). Na zona do rio Bazágueda encontram-se ainda grauvaques grosseiros (Lopes da Silva, 1992).
Ao longo das ribeiras surgem depósitos de aluviões, na maior parte compostos por cascalheiras onde são frequentes elementos como quartzo ou quartzito, corneanos, grauvaques e xistos. Estes são de dimensão variada e estão em geral soltos ou envoltos numa matriz grosseira.

Clima
O clima da Serra da Malcata sofre influências de muitas variáveis climatológicas, sendo principalmente condicionado por três elementos fundamentais: continentalidade, topografia e mediterranidade; contudo e de forma geral, pode concluir-se que o clima desta Área Protegida se caracteriza por um verão quente (26 -30º C) e um inverno frio (2 – 3º C). Relativamente à precipitação, esta ocorre sobretudo entre Novembro e Março havendo ainda, a salientar a influência da albufeira da barragem da Meimoa nas alterações ao microclima, nomeadamente ao nível das temperaturas locais e na maior ocorrência de neblinas e nevoeiros nas áreas circundantes. Existem também, variações climáticas graduais segundo a direcção N-S. Esta evidência acentua-se quando se observa a particular distribuição da vegetação.