Khu vực nằm ở vùng núi Sierra Madre del Sur. Nó đặc trưng bởi địa hình khắc nghiệt, nơi đây có dãy núi không quá 3.000 mét so với mực nước biển nằm xung quanh các thung lũng rộng Tehuacán, Zapotitlán và Hẻm núi Cuicatlán. Hầu như toàn bộ khu bảo tồn là một phần của lưu vực thượng lưu sông Papaloapan, một trong những con sông lớn nhất của Mexico, mặc dù ở khu vực này độ ẩm không đủ để hình thành các dòng suối lớn. Papaloapan được cung cấp nước từ nhiều dòng suối bắt nguồn từ vùng núi Sierra de Tehuacán và Sierra Mixteca, bao gồm Tehuacán và các con sông Calapa, Zapotitlán.

Khí hậu của khu dự trữ sinh quyển này là ấm áp bán khô và ấm áp bán nhiệt đới, riêng vùng Glen Cuicatec với lượng mưa rất ít trong mùa hè. Ở vùng núi cao, người ta thường thấy có sương mù dày đặc nhưng lượng mưa dưới dạng ngưng tụ cũng khiêm tốn.

Tầm quan trọng của Tehuacán-Cuicatlán nằm ở sự đa dạng tuyệt vời của các loài thực vật. Trái ngược với nhiều suy nghĩ, vùng nhiệt đới khô cằn ở đông nam Mexico không phải là một nơi nghèo nàn về sự đa dạng sinh học. Một số nghiên cứu, trong đó có nghiên cứu của Rzedowski năm 1973 và 1978 cho thấy sự đa dạng của các loài thực vật ở đây. Một phần ba trong số chúng là các loài thực vật đặc hữu của Tehuacán-Cuicatlán. Hệ thực vật chiếm ưu thế trong khu dự trữ sinh quyển này là xerófita (các loài sinh trưởng và phát triển trong điều kiện không cần nhiều nước) chiếm hơn 1/3 số loài phát hiện tại nơi này.