辽河源国家森林公园在大地构造上属于内蒙古台背斜与七老图岭的过度地带，自中生代燕山运动，地面火山喷发，岩浆流溢，多次的岩浆活动，随着地壳运动逐渐上升为陆地，形成中山、低山、丘陵等不同花岗岩、岩洞、绝壁，构成千姿百态的地貌景观。辽河源国家森林公园气候特征区域属暖温带向中温带过度，半湿润半干旱大陆性凉温 型山地气候，特点为：四季分明，雨热同季，光照充足，雨量充沛，风沙较小，昼夜温差大，年平均气温5－7℃，年平均隆雨量500－700mm，主要集中在7－9月份，日最大降雨量170mm，无霜期120－130天，冬季积雪5个月，最大冻土层143cm。水资源公园内水资源丰富，发源于头道水泉（辽河源头）的老哈河，流经柳溪乡、黄土梁子镇、宁城县而后入西辽河，流域面积1349.13平方公里，地表径流量为0.9亿立方米，地下水为0.246立方米，埋深在1.5米以下，水质为碳酸盐钠、钙、镁水、矿化度