El área pertenece a la región Eurosiberiana, provincia Atlántica-Europea y subprovincia Cántabro-Atlántica, adscribiéndose al sector Galaico-Asturiano. Se enclava en el dominio climático oceánico de montaña, aunque las vertientes noroccidentales enlazan con el oceánico húmedo, y el reborde meridional (sierra de A Carba) con el oceánico continental. Las precipitaciones medias anuales, que rondan los 1.000-1.400 mm en las partes bajas y valles que rodean el espacio natural, se incrementan hasta superar los 1.800 mm en las partes altas, situándose por encima de los 2.000 mm en las cumbres. No se da estación seca, siendo muy frecuente la nubosidad de estancamiento y las lloviznas durante el verano. Asimismo, las temperaturas son frescas, con medias anuales de 9-10 ºC y apenas 17 ºC durante el verano. Las heladas y precipitaciones en forma de nieve son relativamente frecuentes.
Extensa área montañosa del norte de Lugo, en la que se integran las sierras de O Xistral, A Toxiza y A Carba, sirviendo de separación natural a las comarcas de A Mariña y A Terra Chá. Área muy poco poblada, con aldeas escasas y muy dispersas, numerosas cabezas de ganado pastando en semilibertad y, desde finales de la pasada década, intenso aprovechamiento de la energía eólica. La importancia del espacio natural en los ámbito geomorfológico y botánico, sobre todo, es excepcional.
Los movimientos tectónicos, la erosión fluvial y los procesos derivados del frío, sobre todo los del tipo periglaciar, actuaron sobre las antiguas superficies aplanadas hercínicas y dieron lugar al peculiar y constratado paisaje de estas sierras, con fuertes pendientes y valles muy encajados en viejas fracturas por donde discurren los cursos fluviales, y extensas zonas amesetadas o de relieve ondulado y suave, en las partes más altas. Las altitudes se corresponden con los pisos biolimático colino y montano inferior, con una media de 700 m s.n.m. y extremos que van desde los 135 y los 1.062 del monte Cadramón. Otros picos notables son los de Seixo Branco (1.057 m), Chao de Lamoso (1.039 m), Xistral (1.031 m) y Lombo Pequeno (1.027 m). Numerosos ríos, algunos de ellos importantes, tienen su nacimiento y cabecera en estas montañas, como es el caso del Eume y los cantábricos Landro, Ouro y Masma, además de un gran número de pequeños afluentes de estos, como el Fragavella, el Pedrido o el Besteburiz, que discurren hacia el norte y oeste, e incluso de la cuenca del Miño, como el Trimaz, el Madalena, el Arnela, el Batán o el Labrada.