Природа Чаплыгинского округа является типичной для равнинной степной зоны, с неглубокими оврагами и балками, разветвленной речной сетью и разнообразной растительностью. На его территории выделено 6 особо охраняемых природных территорий (ООПТ) — ландшафтный заказник и 5 памятников природы (2 ландшафтно-биологических и 3 дендрологических). Все они, помимо экологического, имеют еще и историческое значение: они связаны с именами таких выдающихся личностей, как П. П. Семенов-Тян-Шанский и А. П. Бунина.

Физико-географическое положение

Чаплыгинский округ расположен в северо-восточной части Липецкой области. Граничит с Милославским и Новодеревенским районами Рязанской области, Первомайским и Мичуринским районами Тамбовской области; внутри Липецкой области — с Добровским и Лев-Толстовским округами. Относится к крупным по площади округам (занимает 1520 км²  — 6% от всей территории Липецкой области).

Рельеф

Общей и наиболее характерной чертой поверхности Чаплыгинского округа является ее равнинность. Рельеф местности спокойный, изрезан неглубокими балками. Глубина эрозионного вреза изменяется от 20 до 60 метров. Глубина уровня подземных вод часто поднимается выше 3-х метров и иногда достигает поверхности.

Самыми молодыми современными формами рельефа на территории Чаплыгинского округа являются овраги — глубокие понижения с крутыми обнаженными склонами и узким дном, глубина которых может измеряться десятками метров. В процессе развития склоны оврагов постепенно становятся более пологими, а днища — более широкими. Овраги зарастают растительностью и превращаются в балки.

Полезные ископаемые

На территории Чаплыгинского округа имеются месторождения песка строительного, суглинков керамических, доломитов строительных, пригодных для производства строительного щебня и известковой муки для известкования кислых почв, облицовочной плитки. Это месторождения Чаплыгинское, Горловское, Кукуевское, Демкинский и Зенкинские участки. Имеются запасы подземных вод, уровень которых часто поднимается выше 3-х метров и иногда достигает поверхности, а также минеральных вод. 

Погодно-климатические условия

Климат Чаплыгинского округа умеренно-континентальный с теплым летом и умеренно-холодной зимой. Все сезоны года четко выражены. На территории округа преобладают континентальные воздушные массы умеренных широт.

Умеренно-континентальный воздух зачастую проникает с юго-востока. В зимнее время он приносит резкое похолодание, а в летнее – сухую, жаркую погоду. Зимой воздух сильно охлаждается, вследствие чего устанавливается высокое атмосферное давление. Летом сильно прогревается, что приводит к образованию низкого атмосферного давления, в то время как над Атлантикой атмосферное давление более высокое, что приводит к перемещению влажных воздушных масс с юго-запада, запада и северо-запада.

Проникновению влажных воздушных масс Атлантики на территорию Липецкой области способствует равнинность территории — отсутствие высоких горных хребтов. Их проникновение сопровождается повышением температуры, облачностью, обильным снегопадом. С этими воздушными массами связано и образование оттепелей. Иногда зимой проникает с юго-запада влажный тропический воздух, который формируется над Средиземноморьем. Он приносит не только потепление, но и дожди.

Одним из важнейших элементов климата является температурный режим. В годовом ходе средней месячной температуры положительные значения отмечаются с апреля по октябрь и отрицательные — с ноября по март. Среднегодовая температура воздуха составляет + 4,6ºС, средняя температура января — -10,3ºС (абсолютный отмеченный минимум -42ºС), июля — +19,5ºС (абсолютный отмеченный максимум — +39º). Устойчивый снежный покров образуется в среднем 29 ноября, сходит 8 апреля, при его средней высоте 26 см.

Прогрев земной поверхности происходит под действием солнечной энергии, поступающей в виде прямой и рассеянной радиации. Максимальная интенсивность поступающей радиации приходится на летние месяцы, в зимние периоды величины составляющих радиационного баланса минимальны. Средняя величина суммарной радиации составляет 80-90 ккал/см². Радиационный баланс положителен в течение восьми месяцев. Число часов солнечного сияния 1875, из них около 80% приходится на период с апреля по сентябрь.

Лето сухое и жаркое, возможны возвраты холодов и даже заморозки. Продолжительность отопительного периода — 208 суток, расчетная температура самой холодной пятидневки — -26º. Средняя дата наступления заморозков — 28 сентября, прекращение — 4 мая. Средняя продолжительность безморозного периода — 146 дней. Глубина промерзания грунтов: средняя 0,75 м, наибольшая — 1,42-1,62 м.

Среднегодовая скорость ветра составляет 4,7 м/сек. Среднегодовое количество осадков 480 мм, наибольшее их количество выпадает в теплый период. Средняя относительная влажность воздуха — 76%.

Почвы

Территория Чаплыгинского округа относится к среднерусской лесостепной зоне с преобладанием черноземов. Наряду с черноземами здесь имеются лугово-болотные, смытые почвы, которые располагаются на прибалочных склонах и на ложбинообразных понижениях и в общей сложности занимают 20% от общей площади.

Качество почв в основном высокое — 80-90 баллов из 100 возможных. По механическому составу почвы тяжелосуглинистые. Наибольшее распространение в округе имеют выщелоченные и оподзоленные черноземы. Долины рек имеют аллювиально-пойменные дерновые почвы.

Водные ресурсы

Гидрографическая сеть территории Чаплыгинского округа представлена реками и ручьями, относящимися к бассейнам рек Дон (11 шт.) и Волга (4 шт.). Это реки Становая Ряса — правый приток реки Воронеж, текущая по территории округа с севера на юг в направлении Добровского округа, ее наиболее крупные притоки — Ягодная Ряса, Гущина Ряса, Московская Ряса, Раковая Ряса; реки Ранова, Хавенка, Сухая Кобельша, ручьи Лапоток, Березняк, Булавка, Руденки. Речная сеть разветвлена и покрывает всю территорию округа.

Для рек Чаплыгинского округа, также, как и других рек региона, характерно ассиметричное строение долины: правый берег — высокий и крутой, а левый — пологий и низменный. Русла извилистые с многочисленными песчаными мелководными перекатами.

Водный режим рек типичен для рек степной и лесостепной зон. Высока доля снегового питания (до 70 %) при сравнительно слабом грунтовом и дождевом питании. Реки округа отличаются высоким весенним половодьем и низкой меженью в остальное время года.

С окончания весеннего половодья и до начала нового весеннего подъема уровень и расход воды постепенно падают. Осенний паводок слабо выражен, летние паводки крайне редки.

На территории Чаплыгинского округа расположено 11 прудов и водохранилищ, построенных по проектам (на ручье Булавка, на реках Ряса, Становая Ряса, Хавенка), и 71 пруд. Родников мало — 9, три из них относятся к бассейну реки Становая Ряса, два — реки Ряса и один — реки Ягодная Ряса.

Ботаническо-географическое районирование

По ботаническо-географическому районированию Чаплыгинский округ расположен в степной зоне и относится к Доно-Воронежскому району, являющемуся переходной полосой от Среднерусской возвышенности к Окско-Донской равнине с пестрым характером растительности, без сфагновых болот и галофильного комплекса.

Флора и фауна

Территория Чаплыгинского округа не слишком богата лесами. Имеющиеся леса представлены в основном дубами с примесью, березы, липы и  клена, встречается сосна. В составе кустарников — ива, ольха, орешник, бересклет.

По поймам рек располагаются пойменные луга с травянистым покровом, представленный такими травами, как костер, пырей, мятлик, лисохвост, а также осокой. В реках и озерах у самого берега растут ирисы, стрелолисты, камыши, растения с плавающими листьями — белые лилии и желтые кувшинки. На суходольных лугах и пастбищах произрастает пырей ползучий, мятлик луговой, клевер, тимофеевка, типчак и другие.

На территории Чаплыгинского округа сохраняются популяции редких видов растений (плауны, клюква мелкоплодная, росянка круглолистная и др.) и растений, занесенных в Красную книгу РСФСР (ковыль перистый).

Из животных обитают млекопитающие, птицы, рыбы, пресмыкающиеся, земноводные. Видовой состав млекопитающих относится к следующим отрядам: насекомоядным, рукокрылым, хищным, зайцеобразным, грызунам, парнокопытным.

Из млекопитающих большинство видов животных обитает в лесах (лось, кабан, волк, лисица, барсук и др. виды). На территории округа водятся волки, лисицы, хорьки, зайцы, лоси. В реках и озерах обитают выхухоли, водяные крысы, речные выдры, ондатры.

Большинство птиц (соловьи, кукушки и др.) обитает в лиственных и смешанных лесах. Основная масса птиц является перелетными. На реках и озерах гнездятся водоплавающие птицы. Среди них — утки, кулики, цапли. В полях и на лугах обитают жаворонки, желтые трясогузки, перепела, серые куропатки. Распространены и такие виды, как домовой воробей, галка, сорока, сизый голубь. Сюда же можно отнести ворону, серую куропатку, большинство видов дятлов и обыкновенную овсянку.

В реках и озерах обитают различные рыбы (окунь, щука, язь, сом, лещ, судак, плотва, карась и др.), раки, моллюски, из земноводных — лягушки, жабы, тритоны. Из пресмыкающихся водятся ужи, гадюки, ящерицы.

Из редких видов животных встречаются горностай, барсук, светлый хорь, каменная куница.