Puszcza Bukowa od zachodu i północy graniczy z prawobrzeżnymi dzielnicami Szczecina i Puszczą Goleniowską, a od południa i wschodu – z rozległymi obszarami rolnymi Niziny Szczecińskiej. Porośnięte Puszczą Bukową Wzgórza Bukowe to pasmo najwyższych na północno-zachodnim Pomorzu wzniesień morenowych. Złożone są m.in. z iłów oligoceńskich i margli kredowych. Ich północną część pokrywają gliny, a w zachodniej przeważają piaski i żwiry. Na powierzchni środkowych i wschodnich terenów puszczy znajdują się fragmenty skał trzeciorzędowych. Obszary pokryte Puszczą Bukową zalicza się do najbardziej zróżnicowanych pod względem rzeźby terenu na Pomorzu Zachodnim. Na krajobraz wpłynęły przede wszystkim procesy erozyjne związane z zanikaniem lądolodu, które sprawiły, że wzniesienia przekraczające 100 m n.p.m. (Bukowiec, 149 m n.p.m.) zostały porozcinane siecią głębokich dolin, jarów i parowów. Znajdują się tu liczne torfowiska, jeziora i głazy narzutowe. Liczne płynące głębokimi dolinami strumienie spływają we wszystkich kierunkach. Zasilane są przez wody opadowe lub źródliska znajdujące się na stokach wzniesień. Występuje tu ciekawe zjawisko zanikania potoków (Ponikwa, Utrata), związane z łuskowym układem warstw geologicznych. Do największych strumieni w puszczy należą Kłobucki Potok, Rudzianka i Chojnówka. Na trudno przepuszczalnym podłożu występują zagłębienia wypełnione torfem lub wodą. Największe jeziora to Binowskie (52,4 ha) i Glinna (75,6 ha). W północno-zachodniej części Szczecińskiego Parku Krajobrazowego na skraju Puszczy Bukowej znajduje się malownicze Jezioro Szmaragdowe (2,6 ha), które powstało w miejscu zalanej odkrywkowej kopalni wapieni kredowych, funkcjonującej do 1925 r. Jego głębokość dochodzi do 16 m. Swój niezwykły kolor zawdzięcza dużej zawartości węglanu wapnia. Przez Puszczę Bukową przepływa uchodząca do jeziora Dąbie rzeka Płonią. Jej wody są czyste, dlatego w górnym biegu żyją pstrągi. Wykorzystywana jest też jako szlak kajakowy. Klimat obszaru wyróżnia się częstszymi i obfitszymi opadami niż na innych terenach tego regionu. Urozmaicona rzeźba jest również przyczyną zróżnicowania mikroklimatów poszczególnych miejsc, w zależności od wyniesienia, nachylenia i ustawienia do słońca. Na stosunkowo niewielkim obszarze Puszczy Bukowej wykształciło się wiele zespołów roślinnych. Dla ich ochrony powstał Szczeciński Park Krajobrazowy. Flora regionu jest wyjątkowo bogata. Najwięcej miejsca zajmuje buczyna pomorska, w dolinach strumieni występują zróżnicowane lasy łęgowe, w których można spotkać osobliwości florystyczne bardzo rzadko występujące na terenie Europy. Buczyna jest pozostałością dawnej puszczy nadmorskiej. Obecnie w drzewostanie przeważa sosna z domieszką buka, dębu i olszy. W runie leśnym można spotkać takie rośliny, jak: storczyk kukawka, storczyk błotny, buławnik czerwony, gnieźnik leśny, wiciokrzew pomorski, turzyca rozsunięta, czerniec gronkowy i lilia złotogłów. Poza lasami cenne są liczne torfowiska. W południowo-wschodniej części puszczy, w pobliżu wsi Glinna, znajduje się ogród dendrologiczny z wieloma ciekawymi okazami roślin.