Провинция располагается в обширном понижении, ограниченном склонами Момского хребта и Юкагирского плоскогорья. В состав ее входят разновозрастные и разнородные в тектоническом отношении участки Колымского срединного массива, Олойской впадины и Приомолонского прогиба, подвергшиеся значительному опусканию в четвертичное время.
Большая часть территории занята Среднеиндигирс-кой и Колымской низменностями, которые сложены рыхлыми, преимущественно аллювиальными, отложениями, нередко с линзами и горизонтами подземных льдов. На поверхности равнины располагаются многочисленные термокарстовые котловины, занятые озерами, обычно неглубокими. На водоразделе правых притоков Индигирки и левых притоков Алазеи и Колымы поднимаются массивы Алазейского плоскогорья (высшая точка — 954 м), хребта Улахан-Сис (754 м) и Кондаковской возвышенности (491 м). Они сложены дислоцированными палеозойскими и эффузивными мезозойскими отложениями и характеризуются преобладанием пологосклонного рельефа.
Климат здесь более континентальный, чем в Приморской провинции. Лето теплее (средняя температура июля 10—14°) и несколько продолжительнее; безморозный период длится 60—70 дней. В некоторые дни максимальные температуры в Среднеколымске достигают 34°; в июне и августе изредка случаются заморозки, но в июле их не бывает. Зима в Колымо-Индигирской провинции холоднее, чем в Приморской: средние температуры января от —36 до —42°, а минимальные достигают —62°. Однако дней с очень сильными морозами (ниже —50°) здесь меньше, чем в соседних горных областях, — в Среднеколымске в среднем за год их бывает всего два. Ветры в холодный период года слабые, преимущественно южных румбов. Осадков выпадает несколько больше - 250 — 300 мм в год, а на юге Алазейского плоскогорья — до 520 мм; максимальная мощность снежного покрова — 40—60 см.
В связи с климатическими особенностями на равнинах преобладают глеево-мерзлотно-таежные суглинистые почвы, формирующиеся под редкостойными северо-таежными лиственничными лесами, высота деревьев в которых не превосходит 8—15 м при диаметре ствола 20—30 см. По производительности эти леса относятся к насаждениям V и реже IV класса бонитета: запас древесины равен в среднем 40—60 м3/га. В зависимости от условий увлажнения и глубины летнего оттаивания мерзлоты в подлеске преобладают тощая и кустарниковая береза, ольховник или кедровый стланик. Нередки также лиственничники-зеленомошники, кустарничковые и осоково-пушицевые лиственничники. Леса сильно страдают от пожаров, после которых на месте выгоревших массивов обычно появляются заросли ерников.
Общая лесистость равнинных пространств не превышает 40— 50%, несколько увеличиваясь в южных районах. Во многих местах древесные насаждения уступают место заболоченным лугам, гипново-травяным или осоково-пушицевым болотам, особенно характерным для речных долин.
В низкогорных массивах отчетливо выражена высотная поясность. На склонах Алазейского плоскогорья и хребта Улахан-Сис до высоты 350 — 400 м на горных мерзлотно-таежных щебнистых почвах растут горные северо-таежные леса с мохово-лишайниковым наземным покровом. Нередки здесь также лиственничники с подлеском из кустарничков (вороники, брусники) или с зарослями кустарниковой ольхи и ерников. Выше господствуют каменистые кустарничково-лишайниковые горные тундры.
Основная масса населения живет в поселках, расположенных в долинах крупных рек, и занята рыболовством, охотой и оленеводством.
