Aluspõhja moodustavad kesk-ordoviitsiumi setted.(estonica) Taimkate Siin valitsevad lodu-, soo- ja palumetsad. Puistutest on ülekaalus männikud ja kaasikud, kuuske kasvab siin vähem kui mujal Eestis. Kõige sagedasemad liigid on mänd, kuusk, haab, lepp ja tamm. Palju on lagesoid ja väga vähe niite. Rohurindes on tunnusliikideks laanelill, leseleht, ülane, jänesekapsas, sõnajalgadest laane-sõnajalg, sammaldest laanik. Väga omapärane taimkate on kujunenud Agusalu rabas, kus griivadel kasvavad nõmmemännikud ja nende vahele jäävad rabakooslused moodustavad viirulise mustri.. (cmsimple.e-ope) Loomastik Kõige levinumad loomad on rebased, hundid, jänesed , ilvesed, kitsed ja muud lodu-, soo-ja palumetsades elavad loomad. Suhteliselt arvukalt pesitseb siin kalju- ja merikotkast. Suurem osa umbes 40 paarist Eestis pesitsevaist kalakotkaist on koondunud Alutagusele ja Karulasse.(estonica) (delfi) Veestik Alutaguse on sisevetelt rikas ala. Eriti palju on siin järvi
Alutaguse on Eesti üks ürgsema loodusega metsarikkamaid piirkondi, mis meenutab taigat. Suurte rabade soosaartel kohtab ka laialehist salumetsa. Puistutest on ülekaalus männikud ja kaasikud, kuuske kasvab siin vähem kui mujal Eestis. Huvitavamatest taimekooslustest tuleks nimetada kaitsealust Poruni ürgmetsa, kus jõe alamjooksul kasvab väga liigirikas ja keeruka rindelise struktuuriga laialehine mets. Väga omapärane taimkate on kujunenud Agusalu rabas, kus griivadel kasvavad nõmmemännikud ja nende vahele jäävad rabakooslused moodustavad viirulise mustri. Kuremäe otsamoreenil, kloostri territooriumil levib liigirikas sürjaniit paljude haruldaste taimedega. Märgadel liivadel takistab paljudes kohtades metsakasvu mullakihis leiduv nõrgkivi. Alutaguse maastikupildile on iseloomulikud sood. Siin paikneb Eesti suurim soostik Puhatu, mis liidab väiksemaid soid: Krivasoo, Laukasoo, Agusalu soo jt. Maakonna lääneosas asub
mujal Eestis. Palju on lagesoid ja väga vähe niite. Lopsakad salumetsad vastavad kõige paremini inimeste kujutlusile ürgmetsast, niisama puutumatud laane-, palu- ja rabametsad jätavad aga vähem "ürgse" mulje. Laanes on alusmets hõre ja liigivaene. Rohurindes on tunnusliikideks laanelill, leseleht, jänesekapsas, sõnajalgadest laane-sõnajalg, sammaldest laanik. Väga omapärane taimkate on kujunenud Agusalu rabas, kus griivadel kasvavad nõmmemännikud ja nende vahele jäävad rabakooslused moodustavad viirulise mustri. Alutaguse faunas meenutavad taigat juhuslike tulnukatena registreeritud taigale iseloomulikud liigid: ahm ehk kaljukass, laanenäär ja habekakk. Alutaguse suurtele metsaaladele on iseloomulik ka lendorava esinemine ja karude rohkus. Suhteliselt arvukalt pesitseb siin kalju- ja merikotkast. Suurem osa umbes 40 paarist Eestis pesitsevaist kalakotkaist on koondunud Alutagusele.