De nombreux âges glaciaires ont laissé leur marque sur les Plaines boréales. La glaciation des continents a aplani le paysage et y a laissé divers dépôts consistant presque exclusivement en plaines aux ondulations faibles ou inexistantes et constellées de petits lacs. Après le retrait des glaciers, il y a 8 000 à 11 000 ans, des lacs plus grands se sont formés à partir de l'eau de fonte, créant de grands deltas et des dunes. Le lac Winnipegosis, par exemple, est un vestige de ce qui a été jadis le lac Agassiz.

Sous ce relief se cachent des couches horizontales de roches sédimentaires, déposées il y a des millions d'années, au cours du Crétacé et du Tertiaire.

La plupart des principaux cours d'eau naissent dans les Rocheuses. Ils traversent l'écozone en direction est et sont alimentés en amont par les précipitations, la fonte de la neige et le ruissellement des glaciers.

Le climat de l'écozone des Plaines boréales résulte de l’emplacement de cette région, au centre de l'Amérique du Nord. Les Rocheuses, à l'ouest, bloquent les vents du Pacifique chargés d'humidité. L'écozone connaît donc des étés courts et chauds, et des hivers longs et froids. Les précipitations annuelles, d'environ 450 mm, sont supérieures à l'évaporation, d'où un surplus d'humidité qui peut atteindre 100 mm près de la lisière sud de l'écozone et 300 mm dans le nord et les avant-monts.