Poloha
Územie Národného parku (NP) Poloniny sa nachádza v najvýchodnejšej časti Slovenska. Z hľadiska regionálneho geomorfologického členenia Slovenska patrí prevažná časť územia do oblasti Polonín, južný okraj územia zasahuje do oblasti Nízke Beskydy. Tieto oblasti sú súčasťou subprovincie Vonkajšie Východné Karpaty. Oblasť Poloniny, ktorých hlavná časť sa nachádza na území Ukrajiny a Poľska, tvorí na našom území celok Bukovské vrchy, ktoré tvoria podcelky Bukovce a Nastaz. Oblasť Nízke Beskydy reprezentuje celok Beskydské predhorie zastúpené podcelkom Ublianskou pahorkatinou, ktorá tvorí južnú hranicu územia. Západnú hranicu predstavujú Nízke Beskydy – ich celok Laborecká vrchovina. Severnú hranicu územia NP Poloniny tvorí hraničný hrebeň s Poľskom s kótami výraznejšie prekračujúcimi nadmorskú výšku 1000m – Strop (1012), Kruhliak (1100), Pľaša (1162), Ďurkovec (1188), Hrúbky (1186) a Kremenec (1210). Vrch Kremenec je najvýšším bodom v celej východo – karpatskej provincii zasahujúcej na územie Slovenska, najvýchodnejším miestom nášho štátu a zároveň trojhraničným cípom, v ktorom sa stretávajú hranice Slovenska, Poľska a Ukrajiny. Východnú hranicu NP Poloniny tvorí hraničný hrebeň s Ukrajinou s masívmi Stinská (1092) a Rožok (793). Masívy Veľkého Bukovca (1012), Malého Bukovca (Stolová 932), Kučalaty (917), Nastazu (Stredný grúň), Magury (655) a Skury (857) spolu s pohraničnými hrebeňmi uzatvárajú vnútrohorské kotliny – Ruskú, Runinskú, Sedlickú a Uličskú, resp. úzke erózno – denudačné brázdy.
Geologická štruktúra
Územie NP Poloniny je podľa geologického členenia Slovenska súčasťou duklianskej jednotky flyšového pásma, ktorú budujú sedimentárne (usadené) horniny strednej kriedy (druhohory – cenoman) až paleogénu (treťohory – spodný oligocén), tvorené rytmicky sa striedajúcimi vrstvami prevažne ílovcov a pieskovcov, menej siltovcov, konglomerátov, rohovcov, pelokarbonátov, slieňovcov, zlepencov, resp. vápencov. Horniny sa usadzovali vrstvu za vrstvou veľmi dlhú dobu v období pred 70 mil. – 42 mil. rokov, keď územie Slovenska bolo zaliate prehistorickým flyšovým morom Tethys. Súvrstvie hornín tvorí pozostatok dna spomínaného mora, na niektorých miestach dosahujúce mocnosť až viac ako 5 000 m. Duklianska jednotka je tvorená viacerými vrstvami, ktoré sa navzájom líšia vekom, zložením, zrnitosťou a farbou podľa meniacich sa podmienok v priebehu usadzovania hornín (pohyb kontinentov, ústup mora). Najstaršie sú lupkovské vrstvy, tie prechádzajú do cisnianskych vrstiev, vyššie sú podmenilitové vrstvy, nad nimi menilitové vrstvy, a vrchné vrstvy súvrství dukliankej jednotky tvoria najmladšie čergovské vrstvy. Flyšové horniny sú často prekryté mladšími kvartérnymi (štvrtohornými) sedimentami rôzneho charakteru a hrúbky. Jednotlivé flyšové formácie boli intenzívne prevrásnené horotvornými pohybmi do synklinálnych a antiklinálnych pruhov a šupín s prevládajúcim smerom SZ – JV a tektonicky rozčlenené. Po tektonickej stránke má dukelská jednotka príkrovovú stavbu. Jednotlivé súvrstvia, najmä vo východnej časti územia sú charakterizované brachyvrásovými štruktúrami. Môžeme tu rozlíšiť brachyantiklinály tvoriace v prevažnej miere horské chrbty (Malý a Veľký Bukovec, Nastaz, Skura) a brachysynklinály tvoriace medzihorské kotliny (Ruská, Uličská, Sedlická a Runinská), resp. rôzne široké doliny a erózno – denudačné brázdy. Výrazným tektonickým prvkom je sigmoidálny ohyb duklianskej jednotky medzi Ruským a Stakčínom, ktorý tvorí hranicu medzi východnou a západnou časťou duklianskej jednotky a poukazuje na hlboko založený priečny zlom. Na tomto zlome bola v dávnej minulosti vyzdvihnutá celá flyšová štruktúra vo východnej časti oproti západnej časti. Štruktúrna a litologická pestrosť spolu s eróznym účinkom horských tokov má za následok vývoj svahových porúch – blokových zosuvov. Výsledkom týchto procesov sú skalné steny ako Jarabá skala, Oreničova skala a Borsučiny. Intenzívne zvetrávanie podmienilo na svahoch vznik mocných pokrovov skalných sutí a má za následok intenzívnu eróziu na svahoch, ktorá sa prejavuje výmoľmi a zemnými prúdmi.
Reliéf
Reliéf NP Poloniny patrí k hornatinám s výrazne členeným povrchom, v ktorom sa striedajú výrazné chrbty s hlbokými dolinami a charakteristickými pre celé Východné Karpaty malými kotlinkami a brázdami. V chrbtoch a rázsochách sú významným prvkom oblé, miestami až skalné, nad okolitý terén vystupujúce kopce (tvrdoše) a hlboké zníženiny – sedlá, z ktorých najvýraznejšie je Ruské sedlo ležiace vo výške 797 m v pramennej oblasti Cirochy, v hraničnom chrbte s Poľskom. Reliéf NP Poloniny je výsledkom pôsobenia endogénnych procesov – vrásnenie a následné tektonické pohyby (pohyby zemskej kôry), ako aj procesov exogénnych – erózie (zvetrávanie), denudácie (forma erózie) a akumulácie (nahromadenie materiálu) a antropogénnych procesov (spôsobených ľudskou činnosťou). Vrásnenie sa prejavilo formovaním horských chrbtov a kotlín. Tektonické pohyby sa prejavili vo forme zlomovej tektoniky, ktorej výsledkom bolo rozlámanie územia v dielčie kryhy a jeho celkové vyzdvihnutie. Výsledkom erózie a denudácie sú zarovnané povrchy, doliny, periglaciálne (formované ľadovcom) hôrky, tvrdoše a sedlá. Erózno – akumulačné procesy formovali riečne nivy, riečne terasy a zosuvy. Procesmi akumulácie boli formované náplavové kužele a delúviá (svahové sedimenty). Výsledkom antropogénnej činnosti sú kameňolomy, štrkoviská, násypy, turistické trasy a lesné cesty.
Jaskyne
V dôsledku tektonických porúch, vodnej a veternej erózie vznikli na území NP Poloniny pseudokrasové jaskyne. Doteraz bolo objavených šesť jaskýň, ktoré nie sú sprístupnené pre turistiku. Jaskyňa Rupa je vytvorená na gravitačnej poruche, nachádza sa neďaleko kóty Rypy (1002) blízko slovensko – poľskej štátnej hranice a má dĺžku 11,3 m. Zvyšné jaskyne sú sústredené v masíve Stinská, ktorým prechádza slovensko – ukrajinská štátna hranica. Všetky tieto jaskyne sú časťou jedného svahového zosuvu, ktorého odtrhová hrana je dlhá niekoľko stoviek metrov. Nachádza sa tu najdlhšia jaskyňa NP Poloniny, ktorou je Ďakova jaskyňa s dĺžkou 126,5 m, ďalej Pustajova jaskyňa dlhá 28 m a dve kratšie jaskyne vytvorené medzi blokmi pieskovcov – Studená jamka I s dĺžkou 10,2 m a Studená jamka II s dĺžkou 5,8 m. Poslednou zo spomínaných je spoločná slovensko – ukrajinská jaskyňa Kňahyňa s dĺžkou 60 m. Všetky tieto jaskyne majú obrovský význam, predovšetkým z hľadiska ochrany netopierov.
Klíma
Z hľadiska klimatických pomerov sú na území NP Poloniny zastúpené všetky klimatické oblasti – teplá, mierne teplá a chladná oblasť. Pestré klimatické pomery sú podmienené rozmanitosťou reliéfu. Územie patrí z veľkej časti do chladnej klimatickej oblasti , v kotlinách je mierne teplá, vlhká klíma. Priemerné ročné teploty predstavujú 8 – 4 °C a priemerné ročné zrážky od 800 do 1 000 mm.Snehová pokrývka trvá od novembra do apríla, v hrebeňových polohách vyše 160 dní. V smere vetra sa neuplatňuje orografia a v početnosti sa pridružuje aj SZ, JZ a SV prúdenie.
Pôda
Na vzniku pôd v NP Poloniny sa spolupodieľali rôzne pôdotvorné činitele ako tvar reliéfu, nadmorská výška, klíma, biotické činitele (rastlinstvo a pôdne organizmy) a antropogénne faktory. Ich vplyvom vznikli rôzne druhy pôd. Pôdy sú zastúpené v prevažnej miere hnedými pôdami nenasýtenými, sprievodné sú rankre. V nivách väčších tokov sa nachádzajú surové až hnedé nivné pôdy. Vápnitejšie polohy flyša sú zastúpené pararendzinami. Špecifické vlastnosti flyšového materského substrátu podmienili vznik pôd, ktoré sú náchylné na eróziu. To sa prejavuje častým výskytom zosuvov pôdy v záujmovom území, ktoré vznikajú v súčinnosti s intenzívnymi krátkodobými dažďami, členitosťou reliéfu a neuváženými zásahmi človeka do krajiny.
Vodstvo
Riečny systém NP Poloniny patrí do povodia rieky Bodrog a vytvára typickú vejárovitú sústavu vodných tokov s množstvom malých prítokov. Záujmová plocha územia zahŕňa časť pramennej oblasti riek: Uhu s pravostrannými prítokmi Uličkou a Ubliankou a Laborca s ľavostrannými prítokmi Cirochou a Udavou. Na západe je osou hydrografickej siete Cirocha, ktorá odvodňuje územie na západ od Bukovských vrchov. Najväčšia časť územia je odvodňovaná Uličkou a jej hlavnými prítokmi, ktorými sú Zbojský potok , Príslopský potok a Ruský potok. Slovensko – poľský hraničný hrebeň v rámci územia je európskou rozvodnicou Baltického a Čierneho mora. Vďaka neustále živej eróznej činnosti vytvára rieka Udava vo svojej pramennej časti zaujímavý hydrograficko-morfologický jav, t. j. prebiehajúci proces pirátstva oproti trom susedným poľským tokom: Solinke, Oslawe a Balnici. To sa prejavuje pomalým postupným prekladaním rozvodnice vždy ďalej na sever na vonkajšiu stranu karpatského oblúka. Na rieke Cirocha bola v roku 1987 vybudovaná Vodárenská nádrž Starina o celkovom objeme 59,8 mil. m3 vody, s celkovou plochou 240 ha a výškou hrádze 50 m. Voda z nej sa používa na zásobovanie miest Snina, Humenné, Vranov nad Topľou, Košice, Prešov a príslušných sídiel v ich okrese. Kvôli výstavbe VN Starina a zabezpečeniu kvalitnej a nezávadnej vody bolo nevyhnutné vysídliť obyvateľov 7 obcí.