Принадлежност на района към няколко основни морфоструктурни единици от тектонския строеж на страната определя сравнително голямото разнообразие на неговия релеф.

В приморската ивица на Добруджа релефа е слабо разчленен от асиметрична долинна мрежа и е най-равниннната част на района.

На юг от Еминска планина, в пределите на Бургаската низина, релефът е равнинен с максимална височина 150 м . и сравнително добра развита талвегова мрежа 2.5-3.0 км/км. кв. Причерноморската част на низината е заета от Бургаските лиманни езера и блатистите устия на вливащите се реки. От запад плоският релеф на низината се ограничава от полегатите склонове на Бакаджишкия праг.

В геоложкия строеж на района участват скални формации от целия сгратиграфеки диапазон. Най-широко са застъпени скалните формации на кредата следвани от тези на неогена и палеогена.

Скалните комплекси с най-стара възраст от докамбрий до долна юра се разкриват в Българския дял на Странджа.

Докамбрийските материали са представени от магматити и гнайси и заедно с палеозойските гранити, изграждат ядката на Странджанската антиклинална структура. По нейното източно бедро, на голяма площ, се разкриват материалите на триаса, представени от Грахиловската и Босненската скални групи. Първата е изградена от нискометаморфни скали, а втората от мрамори и варовици. На сравнително по-малка площ се разкриват долноюрските седименти - кварцити, кварцитизувани пясъчници, алевролити, глинест шисти и др. Материалите на кредата, на север от билото на Стара планина са представени в седиментен фациес, докато на юг преобладават вулканогенните и вулканогенно-седиментините формации.

В тази част на района, по високите части на платата, се разкриват и горнокредни отложения в карбонатен и карбонатно-теригенен фациес.

В източна Стара планина, кредата се представя от карбонатно -теригенни свити с мастрихтска възраст. Варовиците на места са силно напукани и окарстени. В Еминския и Айтоско-Карнобатския дял на планината, в профила на горната креда участва мощна флишка задруга от алтерниращи пясъчници, алевролити и варовици.

На юг от Стара планина, горнокредните материали изграждат обширният Бургаски синклинорий. В профила им участват вулкански /андезити, трахити и др./ и вулканогенно-седиментни /туфи, туфити, пясъчници/ скали, процепени от плутонични тела /гранити, габра и др/ в няколко участъка на структурата.

Отложенията на палеогена и неогена, като правило изпълват негативните тектонски структури - Варненската падина, Долнокамчийското понижение, Лудокамчийския синклинорий и Бургаската депресия. В профила на палеогенските свити преобладава глинесто-мергелния и флишкия фациес.

Материалите на неогена най-широко са разпространени в северната крайбрежна ивица на района. Представени са изключително от тортонските и сарматските свити - Галатска, Одърска, Франгелска и Карвунска. От хидрогеоложка гледна точка най-интересни са Одърската и Карвунската свити, изградени от окарстени варовици. В профила на останалите формации преобладават глини и глинести пясъци.

Съвременните отложения са представени от алувиалните наноси и пролувиалните и пролувиално-делувиалните образувания в речните долини в района. Алувиалните наноси от пясъци, чакъли и глини изграждат терасите на реките Голяма Камчия, Провадийска, Хаджийска, Средецка, Айтоска, Факийска, Велека, Ропотамо, Дяволска и др.

В най-северните части на района над сарматските материали, на значителни площи са отложени съвременни еолични образувания на льосовия комплекс.

По своето географско разположение България попада в южната част на умерения пояс, в близко съседство със субтропичната средиземноморска климатична област. Поради това климатът, общо взето, е умерено континентален, като в най-южните райони той има характера на преходен към средиземноморски.

През студеното полугодие преносът на въздушни маси над България е главно откъм Атлантическия океан и Средиземноморието, но нерядко откъм североизток нахлуват и студени континентални маси на умерените ширини, а понякога и арктични маси, които причиняват силни застудявания. През това полугодие Стара планина играе ролята на съществена преграда срещу студените ветрове откъм северния сектор, поради което зимата в районите на юг от нея е доста по-мека. През студеното полугодие и особено през зимата твърде често се проявяват резки затопляния, причинявани от топлия сектор на преминаващи северно от България средиземноморски циклони. При такива затопляния снежната покривка в низините се стопява напълно, а в планините намалява чувствително. Общо взето, средиземноморските циклони през зимата засягат по-често южните райони на България, като причиняват бързо увеличение на валежите в посока от север към юг. В най-южните райони максимумът на валежите е именно през зимата.

През топлото полугодие преносът на въздушни маси над България е най-често откъм Атлантическия океан. В съответствие с това през тази част на годината най-големите валежи падат по северните и северозападните склонове на планините и местата в близост до тях. В по-голямата част на страната (без най-южните райони) максимумът на валежите е през лятото — главно през юни, отчасти и през май, през които месеци най-често нахлуват атлантически въздушни маси.

Главно през втората половина на лятото и началото на есента България твърде често попада под влиянието на азорски антициклонални ядра, които причиняват твърде продължителни засушавания.

Климатичните различия в низините на България, общо взето, не са много големи и се проявяват предимно през студената част на годината. Най-мека е зимата по черноморското крайбрежие и в най-южните райони. В Дунавската равнина зимата е по-студена, отколкото в Тракийската равнина. Обаче климатът на планинските райони се отличава рязко от този на низините. В планините през цялата година температурите остават чувствително по-ниски, а валежите по-големи. Тук снежната покривка се задържа непрекъснато по няколко месеца, като дебелината й в по-високите части на планините надминава 1—1,5 м.

Черноморската водосборна област се отличава, от една страна, със сравнително малки средни годишни валежи за северната част на Черноморието, а от друга — със значителни годишни валежи за южната част на крайбрежието и Странджанската област. Докато за крайбрежието на север от Камчия преобладава валеж под 500 мм то валежът за крайбрежието на юг от Маслен нос е 600—700 мм. В Странджанската област валежът расте към планината, като за южната част на тази област при Граматиково той е над 800 мм, а при Малко Търново — над 900 мм. Северната част на Бургаската низина заедно с крайбрежието между Емона и Маслен нос, но без част от крайбрежието на Бургаския залив, са обхванати от валеж 500—550 мм. В останалата част на казаната низина валежът е 550—700 мм, като расте в посока към югоизток. Черноморието при Камчия—Емона е с валеж над 550 мм. Оттук с отдалечаването от морето към планината валежът се увеличава, като в планинските места от Стара планина той надвишава 750 и дори 800 мм.

Проличалото тук различие във валежно отношение между северната и южната част не само на Черноморието, но и изобщо на водосборната област се подчертава и от сезонните валежи, а съответно на тях и от валежите на някои от месеците. В това отношение зимата е най-характерна.

Докато за крайбрежието Маслен нос—Ахтопол сезонният валеж за зимата е над 175 мм, като при Мичурин надминава 200 мм, а в Странджанската област — при М. Търново, е 350 мм, за Черноморието на север от Камчия той е под 125 мм, като има и област, в която се включват Балчик и Нови пазар, с валеж под 100 мм. За северната половина на Бургаската низина и на залива, за крайбрежието Емона—Маслен нос, както и за долините на р. Голяма Камчия, Камчия и долното течение на Луда Камчия, преобладаващият зимен валеж е 125—150 мм. Обаче за южната част на Бургаската низина и край горното течение на посочените реки валежът надминава 150 и дори 200 мм.

На зимата се падат максималните сезонни валежни суми за Странджанската област (М. Търново, Граматиково), за част от Бургаския залив (Факия, Грудово), както и за места от южната част на Черноморието (Царево).

През пролетта отново се очертава макар и в по-слаба форма различието в сезонните валежи на северната и южната част на Черноморието. Докато крайбрежната част от северната граница до Балчик е с валеж по-малък от 100 мм, валежната област 100—125 мм обхваща част от Добруджа, долината на Провадийската река и крайбрежието на юг от Балчик. Обаче на юг от Емона с валеж под 125 мм е само тясна крайбрежна ивица, и то не по целия бряг. Крайбрежието при Царево и Бургас, както и Бургаската низина и областта, включваща средното течение на р. Голяма Камчия и долното течение на р. Луда Камчия, имат валеж 125—150 мм. В старопланинската част и Странджанската област валежът за този сезон се увеличава с приближаване към планината, като при М. Търново и Котел е над 200 мм, а за по-високите места на Стара планина и над 300 мм.

Като най-сухи месеци за разглежданата водосборна област се очертават, от една страна, месеците август и септември, а от друга — месеците от края на зимата и началото на пролетта — февруари и март. Обаче има и преходни места с почти еднакъв минимален валеж, както за летен така и за зимен или пролетен месец, а също и места, за които при главен минимум за летен месец вторичният минимум е за някои от казаните месеци на зимата или пролетта или обратно.

Август се явява като месец с най-малките валежни суми главно за крайбрежието на юг от Емона и за Странджанската област. В по-голямата част на тези области преобладава валеж 10—20 мм, а за Бургаската низина, крайбрежието южно от Ахтопол и край Странджа при М. Търново—Граматиково месечният валеж е 20—30 мм. В северозападната част на разглежданата водосборна област обаче валежът е над 40 мм, като за по-високите места той е и над 50 мм.

Месечният валежен минимум се отбелязва за септември главно за места по долината на р. Голяма Камчия (Дългопол—Преслав, Тича, Шумен). Обаче има и места, за които септемврийският минимум е равностоен или близък до този за февруари или март. За септември във водосборната област преобладава валеж под 40 мм, като голяма част е заета и от валежната зона 20—30 мм. Обаче за старопланинската част и Странджанската област месечният валеж е над 40 мм, за по-високите влизащи тук планински места от Стара планина, както и в Странджа и при М. Търново—Граматиково, септемврийският месечен валеж надвишава 60 мм.

През февруари, когато за старопланинската част и южната част на разглежданата водосборна област месечният валеж е над 50 мм, а за места край Странджа (М. Търново и други) той надвишава и 100 мм, в северната част на водосборната област настъпва месечният минимум на валежите, който се изразява с 20—40 мм.

С най-големи месечни валежи се отличават месеците ноември — за Черноморието и Странджанската област, и юни — за останалата част на водосборната област. Към последната се причисляват и Варна с главен максимум за юни, а вторичен за ноември, както и Бургас с много близки стойности на главния юнски и вторичния ноемврийски максимум (съответно 69 и 68 мм).

Областта, която се характеризира с юнски максимум на месечните валежи, се отличава и за май със сравнително големи месечни валежи — в ниските места с 50—70 мм, а в планинските — над 90 мм. За сравнително по-високите части на Стара планина — над 1000 м, месечният майски валеж е над 100—120 мм. Същевременно за южната част на Странджанската област месечният валеж не надминава 70 мм, а по крайбрежието на Черно море — при Каварна—Балчик, южно от Камчия—Емона и на юг от Созопол се явява и валеж 30—40 мм, а за някои места и 20—30 мм.

Главният фактор, който обуславя особеностите в разпределението на средните годишни температури в страната, е надморската височина на отделните й части, вторият фактор — близостта им до морето, и накрая сравнително слабия градиент — от юг към север.

Черноморският район може да се раздели на две части — планинска, която обхваща горните течения на реките, и ниска, която обхваща средните и долните течения на реките.

В ниската част (самото черноморско крайбрежие) температурните условия са повлияни от морето. Тук зимата е мека, без силни студове. Средната температура на най-студения месец — януари постепенно се повишава от 0° до 1,5—2° по самото крайбрежие, а в южната част на крайбрежието — до 2,5—3° над нулата. При най-силните студове минималните температури през зимата не спадат по-ниско от 20—24° под нулата, а в южните райони до 18—20°. През зимата преобладават главно дните със средни температури около или над нулата Най-високите максимални температури през януари достигат до 18—20°.

В планинската част, която обхваща източното разклонение на Стара планина с надморска височина до около 1000 м, най-студен месец е януари със средна температура до минус 3°. Най-ниските минимални температури тук достигат до минус 20—25°.

В планинската част пролетта е значително по-хладна. Тук средната температура на април е около 6—8°, като при много силни застудявания минималната температура може да спадне до 6—8° под нулата. Средната денонощна температура започва да се задържа по-устойчиво над 10° едва след началото на май. Последните мразове тук се случват чак докъм края на април — началото на май. Най-високите максимални температури през април достигат до 23—26°.

Лятото по черноморското крайбрежие въпреки малката облачност е малко по-хладно, отколкото във вътрешността на страната. Тук най-горещи месеци са юли и август със средна температура 22,5—23°. При най-големите горещини максималните температури достигат до 38—40°. В планинската част лятото е най-хладно. Средната температура на най-топлия месец — юли е около 17—19°, а най-големите горещини достигат до 30—35°.

Есента в ниската част на Черноморската водосборна област е значително по-топла от пролетта. Това по-силно е подчертано по самото крайбрежие, където средната температура на октомври е около 14—15° (с 4—5° по-висока от тази на април), а по-навътре тя е 12—13° (с 1—2° по-висока от тази на април). Средната денонощна температура започва да се задържа по-устойчиво под 10° по крайбрежието едва през първата половина на ноември, а по-навътре — през втората половина на октомври. Първите есенни мразове навътре от крайбрежието се случват средно към края на октомври — началото на ноември, а по самото крайбрежие — едва към края на ноември. Най-ниските минимални температури през октомври са до 1—2° под нулата за крайбрежието и до 5—6° под нулата за вътрешността. При много интензивни затопляния максималните температури през октомври достигат до 33—35°.

В планинската част есента също е значително по-топла от пролетта. Тук средната температура на октомври е 8—10° (с около 2° по-ниска от тази на април). Първите есенни мразове тук започват средно от първата половина на октомври, като при най-силните застудявания през този месец минималната температура спада докъм 5—6° под нулата. Средните денонощни температури започват да се задържат под 10° още от началото на октомври.

Снежна покривка. В ниската крайморска част снежната покривка се задържа твърде кратко време. Първата снежна покривка се образува средно към 20—25 декември, а последната снежна покривка се стопява към средата на февруари. Обаче в този 45—50 дневен период е възможна снежна покривка само през около 15—16 дни. През останалите дни за зимата поради мекото време почвата е без снежна покривка. Средната дебелина на снежната покривка е малка — около 6—8 см. По-навътре от крайбрежието — по средните течения на реките, снежната покривка се задържа по-дълго време — около 30—40 дни от годината. Тук тя се задържа най-продължително време през януари — около 10—14 дни, със средна дебелина около 5—10 см.

В планинската част, която обхваща горните течения на реките, снежната покривка се задържа значително по-дълго време — средно около 60—70 дни. Тук тя се образува към края на ноември, а последната покривка се стопява към края на март. Дебелината на снежната покривка е най-голяма през януари и достига средно до 20—25 см.

Според годишните стойности на дефицита на влажността черноморската водосборна област може да се раздели на следните райони:

Цялото черноморско крайбрежие с Бургаската низина и долините на Камчия и Провадийска река под Провадия (без планинските места) дефицитът на влажността е сравнително по-малък (под 4 мм). В останалата непланинска част на водосборната област — Айтоското поле, долините на Голяма и Луда Камчия, Шуменското плато — дефицитът е между 4 и 5 мм.

Черно море оказва, особено в студената част на годината, значително влияние върху разпределението на дефицита, поради което през отделни месеци то става съвсем различно от това според годишните му стойности. През зимата например черноморското крайбрежие с Бургаската низина се оказва с по-голям средномесечен дефицит на влажността от останалите места на водосборната област. Тази особеност проличава въпреки съвсем малките стойности на дефицита, който през тия месеци достига минималните за годината стойности. Така през декември и януари той е между 1 и 1,5 мм и през февруари — до 2 мм. С увеличаване температурата на въздуха, почвата и водата расте и дефицитът на влажността въпреки едновременното увеличаване на влагосъдържанието.

Това разпределение по райони на средния месечен дефицит на влажността през пролетта се запазва и през лятото даже и през септември въпреки значителните изменения в стойностите му — през юни той е между 6 и 8 мм, през юли — между 7,5 и 10 мм и през август — между 6 и 10 мм, с тая особеност обаче, че през юли до септември с най-малък средномесечен дефицит се очертава вече северното черноморско крайбрежие, а не южното както през май.

От лятото към края на есента дефицитът на влажността рязко намалява, а заедно с това и различията между отделните места. През октомври различията почти изчезват. През ноември, когато дефицитът се мени от 2 до 2,5 мм, отделя се само южното черноморско крайбрежие като място с по-голям дефицит на влажността — към 2,5 мм, докато в останалите места той е под 2 мм.

През зимните месеци към тая област се включва и останалата част на черноморското крайбрежие.

Минимумът на средния месечен дефицит на влажността за цялата област настъпва през януари, а максимумът е предимно през юли, докато за останалите места той се случва предимно през август.

Дефицитът на влажността за непланинските места и на тази област има ясно изразен денонощен ход, който следва хода на температурата, т.е. на пладне достига най-големи стойности. Този ход е по-рязко изразен за сушата и особено през топлата част на годината.

В цялата крайбрежна част в течение на цяла година абсолютната влажност в следобедните часове е по-голяма, отколкото сутрин и вечер. В по-вътрешната част на областта този ход се запазва само в студената част на годината.

Поради близостта си до морето източната част на Черноморската област в течение на почти цялата година (от началото на пролетта до средата на есента) има по-голяма относителна влажност от цялата останала непланинска част на страната. Средната годишна влажност там е от 75 до 78%, а във вътрешността от 70 до 75%. В цялата област най-голямата влажност се пада през зимата, а най-малката — през втората половина на лятото. Поради сравнително високата лятна влажност годишната амплитуда на влажността в цялата област е твърде малка, по крайбрежието тя е между 10 и 15% (най-малка за непланинската част на страната), а в останалата част на областта — от 15 до 20%.

През зимата областта има общо взето същата влажност, както и останалата непланинска част на страната — през декември и януари е от 85 до 87% в частта на север от Варненския залив и между 80 и 85% — на юг от него. В края на зимата въздухът по южното крайбрежие е вече малко по-влажен, отколкото в останалата част на Средна България. Влажността там, както и в северната половина на областта, е между 80 и 85%, а в останалата й част е между 75 и 80%.

През пролетта крайбрежието има вече по-голяма влажност от останалата част на страната — влажността там е между 75 и 80%, а в по-западните части, общо взето, между 70 и 75%.

В началото на есента разпределението прилича на това през лятото, а в края на есента — на зимното. В средата на есента влажността в северната половина на областта е еднаква с останалата част на Дунавската равнина — между 75 и 80%, толкова, колкото е влажността и в по-източната част на южната й половина. В западната част на тази половина влажността е около или малко по-малка от 75%.