Rzeźba terenu Obszar obwodu leży w centrum Niziny Wschodnioeuropejskiej, dlatego zdecydowaną większość jego powierzchni stanowi słabo pofałdowana równina. Na skrajach regionu znajdują się obszary wyżynne, spośród których najwyższym jest położona na północy grzęda Klińsko-Dmitrowska (wysokości do 271 m n.p.m.)
Gleby Gleby w regionie należą do średnio urodzajnych. Największe znaczenie dla gospodarki mają gleby powstałe na obszarach dawnych lasów liściastych, m.in. szaroziemy leśne. Dużą część powierzchni obwodu stanowią gleby bielicowe. W dolinach rzecznych dominują gleby aluwialne, a na terenach podmokłych – gleby bagienne.
Klimat W obwodzie włodzmierskim panuje klimat umiarkowany kontynentalny, charakteryzujący się ciepłym latem i dość chłodną zimą.
Okres ze średnią dobową temperaturą poniżej 0 °C trwa (średnio) 137 dni; zaczyna się on w połowie listopada i trwa zwykle do końca marca. Średnia roczna temperatura w obwodzie to (zależnie od rejonu) 5 °C. Najchłodniejszym miesiącem jest styczeń – średnia temperatura w tym okresie wynosi –13 °C Śnieg zwykle zaczyna padać w listopadzie.