Naturräumlich ist die Region Bestandteil des nordostdeutschen Jungmoränengebietes. Die Uckermark gehört zum Rückland der Mecklenburgischen Seenplatte. Dieses ist hier durch hügelig-wellige Grundmoränenplatten, die markanten Endmoränenzüge des Pommerschen Stadiums der Weichselvereisung sowie die beiden Talzüge von Ucker und Randow geprägt. Das sich südlich anschließende Eberswalder Urstromtal trennt die Uckermärkische Platte von der Barnimplatte, welche zur Ostbrandenburgischen Platte gehört und überwiegend durch Grundmoränen und Sander geprägt wird.
Für Jungmoränengebiete ist ein unübersichtliches, nicht hierarchisch gegliedertes, seenreiches Gewässernetz charakteristisch, so auch für die Region Uckermark-Barnim. Unter den insgesamt 878 Seen befinden sich überregional bekannte, wie z.B. der Werbellinsee (7,8 km²), der Parsteinsee (9,6 km²) oder die beiden Uckerseen (zusammen 19,9 km²). Wichtige Fließgewässer in der Region sind die Oder, die Ucker und die Randow aber auch die Hohensaaten-Friedrichsthaler-Wasserstraße, der Oder-Havel-Kanal oder der Finowkanal.
Die Region Uckermark-Barnim ist zu 31 % mit Wald bedeckt und besitzt umfangreiche und weitgehend unzerschnittene Waldflächen. Die Waldverteilung ist dabei sehr heterogen. Während der Landkreis Barnim mehr als 47 % Waldflächen aufweist, verfügt die Uckermark über weniger als 24 %. Die Uckermark ist Schwerpunkt der landwirtschaftlichen Nutzung innerhalb der Region, der Anteil der Landwirtschaftsfläche beträgt 63 %. Im Barnim liegt der Anteil der landwirtschaftlich genutzten Fläche nur bei 36 %.
Auf Grund ihres Gewässer- und Waldreichtums besitzt die Region sowohl hohes Potenzial für den Naturschutz als auch für den Tourismus. Neben den beiden Naturparken Barnim und Uckermärkische Seen wird dieses Potenzial vor allem durch das UNESCO-Biosphärenreservat Schorfheide-Chorin und den Nationalpark Unteres Odertal dokumentiert.
Mit Jahresniederschlägen zwischen 450 und 600 mm/Jahr zählt der Planungsraum, vor allem im Bereich der östlichen Uckermark zu den trockensten Gebieten Deutschlands. Durch die prognostizierten Auswirkungen des Klimawandels wird sich die bereits heute erkennbare Konkurrenz um die Ressource Wasser weiter verschärfen. Wasserwirtschaftliche Maßnahmen und Anpassungen der Landnutzung an die veränderten Bedingungen sind für den Fortbestand u.a. der landwirtschaftlichen Nutzung unabdingbar.
