Природа Хлевенского округа типична для равнинной лесостепи, с крупными реками и их долинами, а также балками и оврагами. На его территории выделено 6 особо охраняемых природных территорий (ООПТ) — зоологический заказник, 4 памятника природы (1 ландшафтно-геологический, 2 ландшафтно-гидрологических и 1 дендрологический), а также 1 охраняемый объект местного значения.

Физико-географическое положение

Хлевенский округ находится на юге Липецкой области. Он граничит на западе с Тербунским, на северо-западе — с Задонским, на северо–востоке — с Липецким, на востоке — с Усманским округами Липецкой области, на юго-западе с Рамонским районом Воронежской области. Протяженность округа с севера на юг составляет 40,6 км, с запада на восток — 41,2 км.

Рельеф

В физико-географическом отношения территория Хлевенского округа является возвышенной эрозионно-денудационной равниной, которая сформировалась на границе Среднерусской возвышенности и Окско-Донской равнины. Она представляет собой водораздельное плато, сильно изрезанное балками и оврагами.

Долина реки Дон делит округ на две части: западную, расположенную на правобережье Дона, возвышенную и глубоко расчлененную оврагами и балками, и восточную, занимающую междуречье Дона и Воронежа — более пологую, слабо пересеченную балками.

Большинство оврагов имеет направление с запада на восток и примыкает к поймам рек Дон и Воронеж

Полезные ископаемые

Среди полезных ископаемых в Хлевенском округе обнаружены проявления золота, стекольных и цветных песков — Фомино-Негачевский участок, Синдякинский (междуречье Дона и Воронежа между селами Конь-Колодезь и Синдякино) и Введенский участки. В госрезерве находится Хлевенское месторождение легкоплавких глин, используемых для производства кирпича и черепицы. Имеются запасы подземных вод.

Погодно-климатические условия

Хлевенский округ относится к юго-восточному агроклиматическому району, который характеризуется умеренно-континентальным климатом с теплым летом и холодной зимой. Округ находится в зоне лесостепи с умеренно-континентальным климатом, с неравномерно выпадающими осадками по годам и месяцам.

Почвы

В Хлевенском округе распространены черноземы, в основном типичные и выщелоченные, отдельными фрагментами присутствуют черноземы оподзоленные, серые и светло-серые лесные, в долине реки Дон — пойменные луговые почвы. Отдельными массивами в северо-западной части округа встречаются пески.

Водные ресурсы

Гидрографическая сеть Хлевенского округа представлена двумя большими реками — Дон и Воронеж, шестью малыми реками — Нега, Аржава, Ольховка, Колыбелька, Ериловка и Широкая речка, а также прудами и родниками.

Основная река Липецкой области — Дон — делит территорию округа на две практически одинаковых по площади части. Она течет с северо-запада на юг, с территории Задонского округа до границы с Воронежской областью, на протяжении 47,5 км. Долина реки расширяется вниз по течению, постепенно достигая ширины около 2 км.

Река Воронеж — левый приток реки Дон, вторая по значимости и протяженности река Липецкой области. По территории округа она течет также с севера на юг, на протяжении 30,7 км,  причем русло практически совпадает с границей Хлевенского и Усманского округов. Ширина реки колеблется от 20 до 200 м.

Правый приток реки Дон — Нега (Негачевка), течет почти только в этом округе. Она мелководная, с облесенными участками берегов, родниковыми источниками, которые ежегодно затягиваются песком и глинистыми частицами пахотных земель, попадающих в русло в паводок и во время ливневых дождей.

В Хлевенском округе насчитывается 46 прудов, суммарное зеркало которых составляет 240 га. Учтено 56 родников, в основном находящихся в бассейнах рек Воронеж, Дон, Нега, Яриловка, Аржава.

Ботанико-географическое районирование

По ботанико-географическому районированию Хлевенский округ расположен в степной зоне и относится к Олымско-Донскому району с островными дубравами, ивняками, осиновыми кустами, балочными злако-осоковыми болотами, с остатками разнотравно-низкоосоковых степей.

Флора и фауна

Территория Хлевенского округа относится к подзоне лесостепи, для которой является характерным чередование лесной растительности со степной. Естественные леса здесь не сохранились, и встречаются лишь отдельными массивами по долинам рек. В основном это широколиственные леса с типичной для них трехъярусной структурой.

Первый ярус образован дубом, ясенем, остролистым кленом, березой, вязом. Второй ярус представлен подлеском — лещиной, крушиной, бересклетом. Третий ярус состоит из травянистой растительности — многолетних трав, среди которой встречаются подснежник, мятлик, костер, ландыш, медуница, фиалка и другие.

Степная растительность сохранилась небольшими массивами по склонам оврагов и балок естественными суходольными сенокосами и пастбищами. Здесь произрастают различные травы — типчак, пырей, степная тимофеевка, ковыль, костер и другие. Луговая растительность в поймах рек представлена мятликом, овсяницей, клевером, осокой.

На территории округа сохраняются популяции редких видов растений (лен желтый, ломонос цельнолистный, овсец пустынный и др.) и растений, занесенных в Красную книгу РСФСР (ковыль перистый, брандушка разноцветная, рябчик русский).

Из редких видов животных встречаются горностай, барсук.