Die Landschaft der Regensenke trennt die Gebirgskämme des Hinteren Bayerischen Waldes vom Vorderen Bayerischen Wald und dem Falkensteiner Vorwald. Die durchschnittlichen Höhen der ungegliederten Muldenregion, die sich hin zur Cham-Further-Senke öffnet, liegen bei 600-700 m ü.NN. Die Böden sind steinig und flachgründig, in den Muldenlagen herrschen anmoorige Nassböden vor. Die klimatischen Voraussetzungen sind - im Vergleich zu den umgebenden Naturräumen - für die Landwirtschaft günstiger. Wald, Grünland und Äcker verteilen sich etwa zu gleichen Teilen in sehr kleinräumigem Wechsel.
Die Regensenke weist eine geologische Besonderheit auf: sie wird vom Pfahl durchzogen, der an vielen Stellen in Form markanter Felsgruppen in der Landschaft sichtbar wird. Entstanden ist der Pfahl durch Bewegungen der Erdkruste im Erdaltertum. Dadurch öffnete sich vor über 300 Millionen Jahren ein System von Spalten, das sich mit Quarz aus tieferen Zonen füllte. Im Laufe der Zeit wurden die Deckgesteine abgetragen und die Quarzgänge blieben als sogenannte "Härtlinge" stehen. Diese wallartigen Strukturen haben schon unsere Vorfahren beeindruckt, die dafür die Bezeichnung „Teufelsmauer” fanden. Der Pfahl gilt als Extremstandort mit besonderen Pflanzen- und Tierarten, die dort ihren optimalen Lebensraum finden.
Hauptfließgewässer der Senke ist der Regen, der sich aus dem Zusammenfluss von Schwarzem und Weißem Regen bildet. Der Weiße Regen entsteht durch die Zusammenflüsse zahlreicher Quellbäche aus dem Arbergebiet und dem Osser-Seewand-Kamm und durchfließt als schmaler, sich leicht windender Fluss die Regensenke. Kurz vor dem Zusammenfließen ist der Schwarze Regen zum Blaibacher See aufgestaut. Viele Bereiche des Schwarzen und Weißen Regens sind jedoch als weitgehend naturnah zu bezeichnen.