Kabale nằm ở phía đông nam là thị trấn gần nhất với vườn quốc gia, cách khoảng 29 kilômét (18 mi).[3] Vườn quốc gia bao gồm hai khối rừng chính được kết nối bằng một hành lang rừng, hình dạng của nó là sự kết hợp của hai khu bảo tồn rừng trước đây được thành lập từ năm 1932.[4]:7 Đất nông nghiệp ngay bên ngoài ranh giới vườn quốc gia trước đây từng được che phủ cây cối. Hoạt động canh tác tại đây mở rộng rất nhanh.[11]

Địa chất cơ bản của vườn quốc gia là Đá phiến sét Phyllit Tiền Cambri, Thạch anh, Đá phiến và Granit. Vườn quốc gia nằm ở rìa của Thung lũng Tách giãn phía Tây, trong những phần cao nhất của Cao nguyên Kigezi,[5]:43 được tạo ra bởi sự cong lên của Thung lũng Tách giãn phía Tây.[12] Địa hình tại đây nói chung là rất gồ ghề, với thung lũng hẹp giao cắt bởi các con sông cùng đồi núi dốc. Độ cao trong phạm vi vườn quốc gia dao động từ 1.190 đến 2.607 mét (3.904 đến 8.553 ft) so với mực nước biển,[13] và 60% diện tích có độ cao trên 2.000 mét (6.600 ft). Đỉnh cao nhất tại vườn quốc gia là Rwamunyonyi, một ngọn đồi ở rìa phía đông trong khi phần thấp nhất nằm ở tận cùng mũi phía bắc của nó.[3]

Rừng là một yếu tố quan trọng góp phần điều hòa lưu vực nước trong vườn quốc gia. Với địa chất cơ bản là không thấm nước nên phần lớn lượng nước tại đây thoát qua các địa hình đứt gãy, nước ngấm vào đất và tầng ngậm nước bị hạn chế. Phần lớn lượng mưa của vườn quốc gia tạo thành các con suối và các khu rừng có một mạng lưới các con suối khá dày đặc. Khu rừng cũng là nguồn của nhiều con sông chảy về phía bắc, phía tây và phía nam. Sông chính tại đây bao gồm các sông Ivi, Munyaga, Ihihizo, Ishasha và Ntengyere, chảy vào hồ Edward.[12] Các con sông khác chảy vào Hồ Mutanda và Bunyonyi.[4]:8 Bwindi cũng chính là nguồn cung cấp nước cho các khu vực nông nghiệp địa phương.[3]

Bwindi có khí hậu nhiệt đới.[3] Nhiệt độ trung bình hàng năm dao động từ mức tối thiểu 7 đến 15 °C (45 đến 59 °F) cho đến tối đa 20 đến 27 °C (68 đến 81 °F). Lượng mưa hàng năm của nó từ 1.400 đến 1.900 milimét (55 đến 75 in). Cao điểm của những đợt mưa là tháng 3-4 và tháng 9-11 hàng năm.[13] Rừng của Bwindi đóng một vai trò quan trọng trong việc điều hòa môi trường và khí hậu của khu vực xung quanh.[6]:233[11] Lượng bốc hơi cao từ thảm thực vật của rừng làm tăng lượng mưa mà khu vực bên ngoài vườn quốc gia nhận được. Đồng thời, nó cũng giảm bớt xói mòn đất, một vấn đề nghiêm trọng ở phía tây nam Uganda. Điều này đã góp phần giảm thiểu lũ lụt và duy trì lượng nước trong mùa khô.[11]