Уникальность его заключается не только в составе растительного и животного мира, но и в рельефе. Черный бор приурочен к «гранитной оси» Урала (от Юго-Коневского на севере до Джабык Карагайского и Суундукского гранитных массивов на юге).
В заброшенных шахтах, где добывали золото, на территории бора фиксируются древние метаморфические породы, гранитсодержащие сланцы. К интрузивным породам относятся не только граниты, но и кварцевые жилы. Северо-восточная часть бора пониженная, равнинная, северо-западная и юго-западная — гористые. Относительные высоты 70—80 м по Балтийской системе; наивысшая точка (438 м) — на хребте Змеиный. Сопки сложены в основном крупнозернистыми гранитами серого и более темного цвета, а также кварцитами. Их возраст 290— 350 млн лет.
Разнообразен растительный мир бора. Преобладающая порода — сосна (74%); растут также береза и осина. В подлеске много боярышника, вишни степной (окрестности пос.Черноборского), ракитника русского, спиреи городчатой, шиповника коричного. Из ягодных кустарничков распространены брусника, клубника, костяника, малина. Много грибов. В пониженных местах растут папоротники: орляк обыкновенный, пузырник ломкий, страусник обыкновенный (его листья достигают в длину 100—120 см), щитовник мужской и др. На вершинах сопок в изобилии встречаются молодило, разнообразные зеленые мхи и лишайники.
Из животных в Черном бору обитают еж, заяц-беляк, косуля, крот; периодически заходят волк, лось, рысь. Очень много птиц. Гнездятся большой и седоголовый дятлы, ворон, дрозд, поползень, синица, сойка, щегол, ястреб- перепелятник, певчие птицы.
Разнообразна энтомофауна, особенно бабочки.
В бору около 10 родников. Лесной массив испытывает большую антропогенную нагрузку.
Летом в бору функционирует детский оздоровительный лагерь.
