Рельеф — равнинный, волнисто-увалистый, сильно расчлененный. Абсолютная высота поверхности постепенно увеличивается с запада на восток от 200 до 300 м. На востоке располагается Уфимское плато, приуроченное к Башкирскому своду. Плоская поверхность плато на участках распространения карбонатных пород расчленена узкими и глубокими речными долинами на отдельные массивы, что придает местности горный характер. На востоке оно довольно крутым уступом обрывается в сторону Айско-Юргозанской депрессии, а на западе плавно переходит в равнину. Северным продолжением Уфимского плато является Сылвинский кряж, представляющий собой морфологическое выражение Уфимского вала. Широко распространены карстовые формы рельефа.
Основную роль в формировании климата играют циклопическая деятельность в холодную часть года и процесс трансформации воздушных масс (прогревание, увлажнение) — летом. Средняя температура января –15, –16°, а июля 17–19°. В течение года выпадает 500–600 мм осадков, причем 70 % приходится на теплую половину года (апрель — октябрь), что способствует интенсивности карстования. Высота снежного покрова 0,5–0,7 м, а продолжительность его залегания –160–180 дней.
Поверхность дренируется рекой Камой и ее многочисленными притоками. Реки спокойные, широкие, с малыми уклонами и сильно меандрирующим руслом. На Уфимском плато речная сеть разрежена. Многие небольшие реки в пределах плато текут под землей, а на поверхности образуются суходолы. В карбонатных отложениях подземные карстовые воды, составляющие единый водоносный горизонт, залегают на глубине 70–100 м. Это — пресные гидрокарбонатно-кальциевые или гидрокарбонатно-магниевые воды с минерализацией 500–600 мг/л. Они разгружаются в долинах рек с многочисленными источниками. Например, в устье Суксунского суходола выходит группа источников, дающих начало р. Ключи с расходом 540 л/сек. В сульфатных породах подземные воды залегают на меньшей глубине, чем в карбонатных. Они относятся к сульфатно-кальциево-гидрокарбонатному и сульфатно-гидрокарбонатно-кальциевому типам с минерализацией 1000–2000 мг/л. Разгрузка этих вод происходит преимущественно в придолинных участках, причем дебит отдельных источников достигает 13,6 л/сек
Почвы подзолистые и дерново-подзолистые, преимущественно суглинистые. Значительно распространены дерново-среднеподзолистые почвы, отличающиеся сравнительно небольшой мощностью гумусового горизонта (15–20 см). На юге и юго-востоке развиты серые и темносерые лесные почвы, а также деградированные черноземы. К выходам пермских известняков и доломитов приурочены перегнонно-карбонатные почвы, а к долинам рек — аллювиальные. Встречаются торфяно-подзолистые и торфяно-болотные почвы.
Растительность представлена темнохвойными и хвойно-широколиственными лесами, состоящими из ели, пихты и липы. Песчаные почвы покрыты сосняком. На месте вырубленных хвойных и хвойно-широколиственных лесов располагаются вторичные березовые и березово-осиновые. На Уфимском плато значительные пространства заняты степной и луговой растительностью.
В пределах провинции карстуются сульфатные и карбонатные породы артинского и кунгурского ярусов нижней перми. Особенно интенсивно карст развит на участках распространения сульфатных пород.
Наиболее широко распространены воронки, достигающие 100–120 м в диаметре и 25–30 м глубины. Плотность их местами составляет 300–500 на 1 км2
. При слиянии отдельных воронок нередко образуются крупные карстовые котловины до 400 м в поперечнике и 30 м глубины. Особое положение занимают обширные (до 4 км длины и 100 м глубины) котловины типа польев — Дикоозерская, Мазуевская, Бурцевская и др., расположенные на восточном склоне Уфимского плато. Формирование их связано с интенсивным выщелачиванием гипсов кунгура вдоль контакта с карбонатными породами подземными водами, стекающими с центральных частей плато. Среди карстовых суходолов выделяется суходол на р. Яманьелге, которая на протяжении 60 км течет под землей. Здесь же расположен крупнейший в Советском Союзе карстовый источник Красный Ключ, имеющий среднегодовой расход 12,46 м3/сек.