Глубокие долины и балки придают равнинной поверхности области волнистый вид. Самая широкая долина — до 15—20 километров — расположена у рек Воронежа и Дона. На Среднерусской и Калачской возвышенностях глубина долин сравнительно большая — 70—100 метров, на Окско-Донской равнине — всего около 30—50 метров.
В сторону речных долин со всех сторон тянутся балки, получившие характерное название суходолов и яров. Склоны долины и. балок местами поражены свежими оврагами, по кручам встречаются обнажения коренных пород, иногда оползни, а в местах развития писчего мела — провальные карстовые воронки. У устья Тихой Сосны над крутым правобережьем Дона поднимаются меловые столбы причудливой формы — дивы.
Другой характер имеет Окско-Донская низменная равнина. Она менее расчленена долинами и балками, на десятки и сотни километров тянутся здесь плоские междуречья, нарушаемые лишь высокими курганами, многие из которых сейчас распаханы, да степными западинами (мелкие плоскодонные низинки) и едва заметными ложбинами стока. Особенно много их в Панинском и некоторых других районах Окско-Донского плоскоместья.
Расположенная в глубине материка Евразии, Воронежская область обладает умеренно континентальным климатом со среднегодовой амплитудой температуры воздуха около 30°.
Зима умеренно холодная. Средняя температура января на северо-востоке составляет 10,5°, на юге — 8,5°, абсолютный минимум достигает 36—38°, а на востоке — в Борисоглебске — 41° ниже нуля. Морозы не отличаются устойчивостью. Даже в разгар зимы наблюдаются оттепели с повышением температуры в отдельные годы до 5—10° выше нуля.
Лето теплое и солнечное. Средняя температура июля нарастает в южном направлении от 19,6° до 21,8°. В Воронеже 1800 часов солнечного сияния в год, из них 1500 — в теплый период. Запасы тепла позволяют успешно возделывать такие требовательные культуры, как пшеница, подсолнечник, сахарная свекла.
Атмосферных осадков выпадает немного — от 435 до 560 мм в год. Две трети их приходится на теплое время года, с максимумом в июле.
Климат области отличается неустойчивостью увлажнения. Примерно один год из трех засушливый. Засухи в теплое время года усугубляются суховеями, которые отрицательно влияют на состояние посевов и садов. Чтобы повысить влажность почвы, в области проводятся снегозадержание, посадка лесных полос, искусственное орошение.
