Нечерноземная зона европейской части Российской Федерации лежит в северной половине обширной равнины, геотектоническую основу которой составляет Восточно-Европейская платформа. По характеру рельефа и геологического строения ее можно разделить на две части: Кольский полуостров с Карелией, расположенные на восточной окраине Балтийского кристаллического щита, и северную половину Русской равнины, или северную часть Русской плиты.
Наиболее суровый климат наблюдается на севере и, в особенности, на северо-востоке зоны. К юго-западу «суровость» снижается до нейтральных значений к центральной части, при дальнейшем углублении к юго-западу возрастает «мягкость» климата, достигая максимума на юго-западе Брянской области. В целом область относительно быстрого нарастания «мягкости» климата лежит южнее 60° с. ш.
Почвенный покров Нечерноземья разнообразен и неоднороден. Из автоморфных почв наиболее широко представлены неодинаковые по гранулометрическому составу почвы подзолистого типа, помимо которых в полосе умеренных температур распространены серые лесные, а на крайнем юге — черноземы. Наряду с автоморфными присутствуют и гидроморфные почвы — от глееподзолистых до олиготрофных и эутрофных болотных.
По характеру сельскохозяйственной освоенности территории в пределах Нечерноземной зоны России выделяют четыре крупные полосы.
1. Полоса очагового и узковыборочного освоения. Площадь сельскохозяйственной освоенности составляет менее 5 % общей площади. Она охватывает Мурманскую область, большую часть республик Карелия, Коми, Архангельской области, небольшие части Вологодской, Кировской и Пермской областей. Основа сельского хозяйства — использование естественных кормовых угодий (пойменные заливные и низинные луга). Пашня занимает от 10 до 30 % сельскохозяйственных земель.
2. Южнее первой полосы идет полоса выборочного сельскохозяйственного освоения, где земли сельскохозяйственного назначения занимают от 5 до 20 %. Она охватывает Ленинградскую, основную часть Вологодской области, южные районы Карелии и Архангельской области, северные районы Псковской области, большую часть Новгородской области и примыкающие к ней районы Тверской области, восточную половину Костромской и некоторые районы Кировской и Пермской областей севернее линии Киров — Березники. Здесь используют в основном весь фонд лучших земель и частично земли среднего качества. Пашня оставляет 40...60 % сельскохозяйственных угодий.
3. Данная полоса включает в себя территорию с сельскохозяйственной освоенностью от 20 до 50...55 % и охватывает большую часть Псковской, Тверской, Калужской, Московской областей, полностью Ярославскую, Ивановскую, Смоленскую, Владимирскую области, части Нижегородской, Новгородской, Вологодской, Костромской, Брянской, Рязанской областей, республик Марий Эл и Мордовия. Внутри этой полосы встречаются районы с легкими почвами, где сельскохозяйственная освоенность составляет менее 20 %, земли с хорошими почвами, где освоенность превышает 50...70 %. Для сельского хозяйства используют лучшие и средние по качеству земли.
4. Южная часть территории Нечерноземной зоны с разорванным ареалом состоит из трех отдельных частей, имеет очень высокую сельскохозяйственную освоенность. Это полоса сплошного сельскохозяйственного освоения (60...90 %). Она включает большую часть Рязанской области, Тульскую, Орловскую области, небольшие части Брянской, Калужской, Московской областей, большую часть Республики Мордовия, значительную часть Нижегородской области, Чувашской и Удмуртской республик, часть Республики Марий Эл, южные половины Кировской и Пермской областей. В составе сельскохозяйственных земель преобладает пашня, среди естественных кормовых угодий большую часть составляют пастбища.
В связи со значительными различиями почвенных и метеорологических условий в разных частях зоны направления биологизации земледелия не могут быть одинаковыми, они должны иметь специфические особенности.