Течение рек, особенно восточных бассейнов, быстрое, часты перекаты и небольшие шумные водопады. Вода в реках холодная и прозрачная; температура редко бывает выше 16°, только в Пещерной, где более спокойное течение, она поднимается до 21°. Для рек типично резкое колебание уровня из-за ливней. В дни особенно сильных ливней мелкие ключи превращаются в бурные потоки, несущие камни, коряги и бурелом, нагромождая в извилинах русел огромные заломы. Зато весенних разливов и ледоходов здесь не бывает. Весной лед становится рыхлым, оседает и медленно тает на месте. Очень типичны для здешних рек наледи до 1,5–2 метров толщиной. Эти наледи пухнут, расползаются и к весне занимают площадь большую, чем русло.
Среди озер заповедника наиболее примечательны горные озера на ступенях от 500 до 800 метров над уровнем моря. Они возникли в результате подпруживания горных ключей потоками базальтовых лав. Озера соединены между собой подземными водотоками. Самое большое из них — Царское (около 300 метров длины и 200 метров ширины). Два других — Круглое и Утиное — расположены выше по склону. Рядом с Утиным лежит еще одно — зарастающее Сохатиное озеро, заслуженно получившее такое название как излюбленное место лосей, которые спасаются здесь от мириадов мошек. Другие интересные озера находятся у побережья моря: в широкой долине ключа лежит озеро Хунтами (площадь — около 50 гектаров) и озеро Благодатное (около 200 гектаров), отделенное от моря узким галечным барьером. Весной и особенно осенью здесь останавливаются на отдых стаи пролетных водоплавающих птиц, в том числе и лебеди.
Климат заповедника определяется положением территории на окраине материка, в сфере влияния восточноазиатского муссона. Здесь характерны более низкие температуры летом и зимой, чем на тех же широтах западнее. Зимой погода ясная, безоблачная, морозная, а летом дождливая, туманная. Это связано с тем, что зимой массы холодного сибирского воздуха стекают от континента к океану, а летом ветры дуют с холодного моря. В конце лета ветры с юго-востока приносят влажный тропический воздух, что сопровождается дождями и туманами. Эти муссонные дожди иногда напоминают тропические ливни; известны дни, когда выпадало до 250 миллиметров осадков, т. е. годового их количества.
Сихотэ-Алинь, протянувшийся параллельно морскому побережью, представляет собой препятствие для летнего морского полярного воздуха. Поэтому центральные и западные районы заповедника, отгороженные от моря, имеют климат заметно более континентальный: зимой здесь холоднее, а летом теплее. Так, максимальные температуры на побережье, в Тернее, 30,6°, а на западном склоне, в устье Пещерной, 33,1°; минимальные температуры в Тернее — 26,3° и в устье Пещерной — 42,4°; среднегодовые — соответственно 3,5° и —0,4°.
Зимой в прибрежных частях с материка дуют сильные северо-западные ветры, так называемые горняки, достигающие скорости 28 метров в секунду. Иногда они дуют несколько дней подряд, перекатывая на дорогах гальку, ломая деревья и сметая снег с открытых мест. При небольшом количестве осадков (высота снежного покрова в среднем 12 сантиметров) ветры освобождают от снега речные долины и вершины гор. Лишь в марте нередки сильные снегопады; за один день выпадает снега больше, чем за всю зиму, и белая пелена закрывает все вокруг.
Напротив, на западных склонах Сихотэ-Алиня, где снежный покров достигает в среднем 36 сантиметров, а число дней со снегопадом в два раза больше, чем на побережье, зимой тихо, снег равномерно покрывает землю, а на ветвях деревьев образует красивые пышные кухты.
Летом в прибрежных районах льют затяжные дожди, в промежутках между которыми солнце редко пробивает плотную пелену туманов. Воздух настолько насыщен влагой, что даже в дни без дождя с деревьев падают капли от нависающих холодных туманов.
Обычные летние паводки на реках в случае прихода тайфунов становятся катастрофическими. Например, летом 1962 года тайфуны Нора и Орал принесли такое количество дождей, что сумма годовых осадков достигала почти 1000 миллиметров против 670 по норме. В результате были размыты дороги, нарушена связь, смыт плодородный слой почвы с полей, разрушены дома в поселке.
На западных склонах, отгороженных от моря хребтом, дожди бывают намного реже, лето жаркое, душное, с частыми грозами. Среднегодовое количество осадков — 590 миллиметров.
Весна в заповеднике затяжная, сухая, с заморозками. Снег на побережье исчезает в середине апреля, а в центральных и западных районах — только в начале мая. Медленное стаивание невысоких снегов приводит не только к отсутствию весенних разливов рек, но и к малому насыщению почвы влагой. Чрезвычайно медленно, больше месяца, распускаются листья на деревьях; этому способствует холодная и туманная погода мая. При этом в прибрежных районах, где зелень появляется по крайней мере на неделю раньше, чем в центральных районах, под влиянием холодного моря она сильно отстает в развитии, так что к концу мая весна у моря запаздывает почти на две недели.
Летние дожди продолжаются до середины или конца августа; зато осень — самое лучшее и самое красивое время года в заповеднике. При солнечной и ясной погоде богатейшая растительность хвойно-широколиственных лесов приобретает яркое убранство желтых, золотистых, оранжевых и красных тонов. Первые заморозки на побережье бывают в конце сентября — начале октября, а в центральных и западных районах — на две недели раньше. Однако в октябре и ноябре днем еще тепло. Первый снег в горах ложится в середине октября, а на побережье — на месяц позже. Окончательно снежный покров устанавливается в горах в начале ноября, а на побережье обычно лишь в конце декабря или в январе.
Растительность. Заповедник лежит в подзоне хвойно-широко-лиственных лесов. По центральному хребту Сихотэ-Алиня (выше 400–600 метров над уровнем моря) сюда проникает охотская тайга, занимающая в заповеднике его северную и западную части.
По мнению Б. П. Колесникова, ни северному, ни южному Сихотэ-Алиню не свойственно то разнообразие растительного покрова, какое имеется в среднем Сихотэ-Алине, особенно на территории заповедника.
Здесь ярко выражена вертикальная поясность, обнимающая почти все формации растительного покрова Уссурийского края, за исключением очень немногих крайне южных и северных. В зоне хвойно-широколиственных лесов заповедника хорошо выделяются пояс приморской растительности, пояс дубовых лесов (до 300 метров над уровнем моря), пояс кедровых и кедрово-широколиственных лесов (от 200 до 500 метров над уровнем моря).
Далее идет переходный пояс кедровых и кедрово-еловых лесов (от 400 до 700 метров).
Зона хвойных лесов охотского типа распадается на пояс пихтово-еловых моховых лесов (от 700 до 1200 метров), пояс высокогорных пихтово-еловых и каменноберезовых лесов и высокогорных лугов (1000–1300 метров). Выше лежат заросли кедрового стланика (до 1400–1500 метров), и еще выше горная тундра.
Господствующий в заповеднике хвойно-широколиственный лес интересен своими реликтами и эндемиками. Он наиболее красочен и ярок и по внешнему облику. Здесь более 200 видов деревьев, кустарников и лиан. Буйный подлесок образует густые заросли, многоярусный травяной покров очень богат яркоцветущим разнотравьем и крупными широколистными папоротниками. Исключительно разнообразны наземные и дереворазрушающие грибы, видов которых здесь больше, чем во всех других лесных областях нашей страны. Стволы деревьев, особенно лиственных, покрыты эпифитными лишайниками и мхами; есть и эпифитные папоротники, например виргинская многоножка.
В узкой приморской полосе, шириной 1–2 километра, образуются мощные заросли крупноплодной и исключительно красивой ребристой розы, а скалы, обращенные к морю, от вершины и до полосы прибоя одеты роскошными зарослями из боярышника Максимовича, большекрылого бересклета, сибирской яблони, калины Сержанта, даурской розы, сирени, кустарниковой лапчатки и мелколистного клена. Здесь много сине-голубых аконитов, астр, кровохлебки, василистника, дудника, борщевика, волжанки и другого разнотравья, расцвечивающего камни. По приморским склонам обычны заросли разнолистной лещины, красочного кустарника леспедецы или образуются густые ольшаники.
