Геологическое строение. Таруса и ее ближайшие окрестности расположены на севере Средне-Русской возвышенности в междуречье Оки и Протвы. Коренные горные породы — известняки нижнего яруса каменноугольного периода с прослоями глин и песков.

Эти горные породы можно видеть по берегам Оки в естественных обнажениях и известняковых карьерах. Особенно интересен Игнатовский карьер под самой Тарусой. Плотный известняк этого карьера называют «тарусским мрамором».

По рельефу междуречье Оки и Протвы — возвышенная равнина, сильно изрезанная речными долинами, глубокими оврагами и балками. Наиболее высокие точки междуречья — 230—240 м над уровнем моря, а самые низкие — у самой Оки—до 100 м. От Алексина до Серпухова Ока течет в широкой долине с поймой до 2—3 км ширины. На этом же участке Оки местами можно видеть древние речные террасы, погребенные под толщей ледниковых отложений. Следовательно, эта долина существовала еще в доледниковое время.

На береговых склонах Оки, в местах близкого к поверхности залегания известняков, наблюдаются карстовые явления: воронки, блюдца и т. и.

Климат окрестностей Тарусы, как и всей Калужской области, умеренно-континентальный. Однако по сравнению с западными районами области, климат Тарусы более континентальный. Средняя температура самого холодного месяца — января —11°, самого жаркого месяца — июля +18,5°. Преобладающее направление ветров — западное и юго-западное. Годовое количество осадков — от 550 до 575 мм.

Снежный покров устанавливается во второй половине ноября и лежит около ста пятидесяти дней. Примерно такое же время покрыты льдом и реки. Ока и Таруса обычно вскрываются в начале апреля. Случаются и значительные отклонения от этих сроков: в 1942 году лед на Оке пошел 19 апреля, а в 1961 году— 15 марта. В половодье Ока сильно разливается, затопляя широкую излучину напротив города. В рекордный по высоте подъема талых вод 1908 год по центральным улицам Тарусы плавали на лодках.

Реки. Ока в пределах Тарусы и окрестностей на большом протяжении служит границей между Калужской и Тульской областями. Помимо нее значительный интерес представляют реки Таруса и Протва.

Река Таруса начинается близ станции Желябужская, у села Андреевского. Длина реки —90 км. Долина реки узкая, большей частью луговая. Берега открытые, обрывистые. Глубина реки в среднем и нижнем течении около 1 м. Дно песчаное или мелкокаменистое. Летом Таруса сильно мелеет.

Река Протва берет начало в Московской области. Длина реки — 275 км (из них в пределах Калужской области—136 км). Как сама река, так и ее берега отличаются большой живописностью. Излюбленная река туристов-байдарочников.

Почвы. Преобладающие в окрестностях Тарусы почвы — дерново-подзолистые, преимущественно средне-суглинистые, формирующиеся на моренах и покровных суглинках. По пониженным склонам речных долин Оки, Тарусы и Протвы распространены серые и светло-серые лесные почвы. По своим природным качествам они более плодородны, чем дерново-подзолистые. Этим объясняется и их большая распаханность (до 93 процентов). Но использованию серых и светло-серых лесных почв сильно мешают овраги, балки и водная эрозия (смыв).

Растительность. Природная растительность представлена лесами и лугами. Леса у Тарусы вторичные и состоят главным образом из мелколиственных пород: березы и осины. В небольшом количестве встречаются дуб, клен, ель, липа. Леса занимают крутые склоны речных долин и балок и отдельные участки на водоразделах.

В последнее время под Тарусой стали производить посадки более ценных древесных пород, например, сибирской лиственницы.

Луга в окрестностях Тарусы преимущественно заливные злаково-разнотравные и суходольные разнотравные.

Животный мир. В лесах под Тарусой водятся зайцы, белки, лисицы, волки и самые крупные в Калужской области животные — лоси. В реках Оке и Тарусе — различные виды рыб: голавль, лещ, щука, окунь, ерш, пескарь. Изредка встречаются судак и стерлядь.