Заповедник «Столбы» расположен на северо-западных отрогах Восточного Саяна, граничащих со Средне-Сибирским плоскогорьем. Естественными рубежами охраняемой территории являются правые притоки р. Енисей. С северо-востока территория граничит с Красноярской агломераций.
Основан заповедник для сохранения природных комплексов вокруг живописных сиенитовых останцев — «столбов» высотой 600-700 м. На территории заповедника выделен даже специальный туристско-экскурсионный район, открытый для посещения туристов.
По геоморфологическому районированию территория заповедника лежит в зоне контакта Средне-Сибирского плоскогорья, Западно-Сибирской равнины и Алтае-Саянских гор. Высота скал достигает 60-90 м. Горные породы представлены осадочными и вулканогенными толщами, имеющими возраст от кембрия (более 600 млн. лет) до каменноугольного периода.
Климат заповедника резко отличается от климата пограничной лесостепи с повышением в полтора-два раза количества осадков (686 мм) и влажности воздуха, меньшей продолжительностью вегетационного периода (138 дней). Среднегодовая температура воздуха в заповеднике (-1,2°С), в лесостепи - (+0,3°С). Континентальность атмосферы в заповеднике смягчена горным рельефом.
С изменением абсолютных высот меняются почвы и растительность заповедника. В низкогорье распространены подтаежные и лесостепные лиственно-светлохвойные леса на горных серых лесных почвах (8,1% территории), в среднегорной части — светлохвойная и темнохвойная тайга на горных подзолистых почвах.
Заповедник "Столбы" находится на стыке трех ботанико-географических районов: Красноярская лесостепь, горная тайга Восточных Саян и подтайга Средне-Сибирского плоскогорья. Флора заповедника насчитывает 1037 вида высших сосудистых растений, из них 260 видов - мохообразные, более 150 видов относится к категории особо охраняемых. Среди 8 лесообразующих пород преобладают сосняки (41%) и пихтачи (28%). Большая часть насаждений пройдена выборочной рубкой в 40-50-х годах.
Своеобразие животного мира заповедника обусловлено его положением в центре "узла", образованного европейско-обской и восточно-сибирской зоогеографическими подобластями, а также алтае-саянской горной тайги, лесостепи Красноярской котловины и подзоны южной тайги Сибири. В фауне заповедника преобладают виды западных районов юга Сибири.
Большинство млекопитающих заповедника представлено лесными и таежными видами. Из 58 видов млекопитающих один вид (соболь) реакклиматизирован на территории заповедника в начале 50-х годов и 2 вида — американская норка и ондатра были завезены и выпущены с целью акклиматизации на территории Красноярского края.
Орнитофауна представлена 199 видами птиц. Из них гнездящихся — 151, оседлых — 42, летующих — 109, пролетных — 12, зимующих — 8, залетных — 12. В зимней орнитофауне фоновыми видами являются буроголовая гаичка и московка, длиннохвостая синица, поползень, свиристель, чечетка, рябчик, кедровка, пестрый дятел. Летом к наиболее многочисленным видам относятся синий соловей, пухляк, пятнистый конек, корольковая пеночка, московка, зяблик, большая синица, поползень и пестрый дятел.