Esta depresión forma parte de la región de Los Llanos, pues aunque geológicamente se considera que tiene un origen distinto, ha tomado esa forma por la erosión. Los Llanos orientales propiamente dichos están formados principalmente por rocas terciarias que se extienden hacia el este; sobre su superficie afloran formaciones conocidas con el nombre de ‘mesas’, drenadas por ríos con dirección este y que ocupan amplias extensiones, en algunas de las cuales se desarrollan importantes núcleos urbanos. En el litoral caribeño destacan costas poco accidentadas hasta el Puerto La Cruz, los islotes Piritu y pequeños archipiélagos derivados de las estribaciones de la serranía de Turumiquire. El macizo montañoso septentrional forma parte de la cordillera de la Costa, dividida en dos tramos; litoral e interior, donde toma contacto con la depresión de Unare. El tramo interior es más macizo, amplio y elevado, con altitudes que alcanzan los 2.596 m en el pico Turimiquire.

El clima tropical definido por la latitud se ve modificado por la altitud y la presencia del mar. Las temperaturas anuales oscilan en torno a los 25 ºC y las precipitaciones se reparten irregularmente a lo largo del año, con registros de 440 a 1.100 mm. La temperatura, la humedad y los tipos de suelos permiten una vegetación diferenciada, xerófila e higrófila en la costa e interior y en la región sur, en Los Llanos, predomina la sabana.

La red hidrográfica comprende la vertiente caribeña y la que deriva hacia el Orinoco. Los ríos que nacen al sur del macizo oriental de la cordillera de la Costa comparten las cuencas del Caribe (Unare, Neveri) y del Orinoco, hacia las cuales vierten sus aguas numerosos ríos con abundantes caudales durante los meses de lluvias.