Релеф
Природен парк „Златни пясъци” обхваща североизточната част на Франгенското плато, над курортните комплекси „Златни пясъци” и „Чайка”. През парка преминават доловете Миризливата вода, Гюргенлъка и Бати бунар, които през по-голямата част от годината са безводни. Средната надморска височина на парка е 110 м. Наклонените терени заемат 55% от територията на парка, а полегатите – 23%, което прави всички части на парка достъпни. Природен парк „Златни пясъци“ има изключително разнообразен релеф – хълмист и пресечен, свлачищен и труднопроходим, с типични микроландшафти и стръмни била, които се спускат към морето.
Климат
Природен парк „Златни пясъци” попада в Континентално-средиземноморската климатична област, климатичен район на Северното Черноморие. Температурният режим в района на защитената територия се характеризира с прохладна пролет, топло лято, топла и продължителна есен, мека зима с незначителни снеговалежи. Средната януарска температура е около 1°С. През зимата температурите понякога спадат до – 20°С. Лятото е топло и предимно слънчево със средни месечни температури около 21-22 °С. Максималните температури достигат до 33-36 °С. Есента е по-топла от пролетта с 4-5°С. Средната годишна температура е сравнително висока +11,6°С. Най-студен месец е февруари, а най-топъл – юли. Влажността на въздуха е висока – средно 76%, като през различните месеци от годината варира в тесни граници (от 73 до 81%). Районът е твърде беден на валежи – средногодишната сума на валежите в района на ПП “Златни пясъци” е 498 мм, като количеството на валежите е най-голямо в началото на лятото и в края на есента. Преобладаващи посоки на вятъра са запад-северозапад и североизток. Типичен местен вятър е бризът, неутрализиращ високите температури през лятото.
Води
Повърхностните води в ПП „Златни пясъци” се формират от дъждовните води в няколко сухи дерета – едно дере с постоянно течаща вода и три по-големи естествено заблатени водни площи. На територията на парка няма други течащи води. Територията на природен парк „Златни пясъци” се характеризира с високи подпочвени води. В южната част на парка се намират няколко естествено заблатени водни площи /мочури/. Те се подхранват постоянно от подпочвените води, поради което и през най-сухите летни месеци не пресъхват. На територията на Природен парк „Златни пясъци” има изградени 13 чешми с изворна вода, годна за пиене.
Почви
На територията на Природния парк са представени карбонатен чернозем и хумусно-карбонатна почва. Карбонатните черноземи преобладават, като заемат 98% от територията на парка. Образували са се под смесени дъбови растителни формации на места редувани с тревни площи. Почвите са дълбоки и много дълбоки, добре запасени с хумус. Почвообразуващите скали са варовици. Карбонатните черноземи осигуряват изключително благоприятна среда за развитие на горскодървесна и храстова растителност.