Steinbeisfjellet innerst på Frankenhalvøya. Søyler av doleritt står som en tanngard på kanten av fjellplatået. (Bilde: Kit Kovacs & Christian Lydersen / Norsk Polarinstitutt)
Landskap på vestsida av Edgeøya. Vegetasjon, frost og erosjon har i fellesskap laget et kvadratisk mønster i den delvis vegetasjonsdekte skråningen. (Bilde: Marie Lier)
Freemanbreen etter sin fremrykning i 1956. Lengst bak i bildet ses Heleysundet og Olav V Land. (Bilde: Norsk Polarinstitutts bildearkiv)
Bjørneborg på Halvmåneøya. Berggrunnen består av doleritt, en vulkansk bergart som gir karrige vekstvilkår for vegetasjonen. (Bilde: Kit Kovacs & Christian Lydersen / Norsk Polarinstitutt)
Geologien i området preges i store trekk av avsetningsbergarter fra trias da Svalbard var dekket av hav. Vanligst er sandstein, siltstein og skifer dannet ved avsetninger i elvemunninger og i grunne sokkelområder i havet. De eldste bergartene er fra perm og stikker fram i små områder oppe på Barentsøyas nordøstre del og i midtre og sørlige del av Edgeøya. Disse består av sandstein og kalkstein, ofte med mengder av fossiler som brakiopoder (et muslinglignende dyr). Doleritt er en vulkansk bergart som stivnet i øvre deler av jordskorpen kritt-tiden. Den kan ses på Frankenhalvøya nord på Barentsøya, ved Russebukta og på Zieglerøya og Delitschøya ved Edgeøyas søndre del. Tusenøyane, Halvmåneøya og Ryke Yseøyane består i sin helhet av doleritt stedvis formet som sekskantete søyler.
Det meste av Barentsøya og Edgeøya er dekt av blokkmark og finere forvitringsmateriale. Nordøst på Edgeøya er det store områder med hevede strandavsetninger og gamle, godt synlige strandlinjer. På øyene er det også store flater med strukturmark (frostfenomener med steinrekker som enten er formet som striper, sirkler eller sekskanter).
Landskapet innenfor Søraust-Svalbard naturreservat er helt ulikt Vest-Spitsbergen. Her mangler de trange, dype fjordene og de spisse tindene. Kysten preges av brede bukter. Fjellene er av platåtypen og når bare opp i 400-500 meters høyde. På østsiden av øyene ligger store breer som kalver i havet. Øyenes vestre deler er overraskende frodige.
Barentsøya er 1 288 km² stor. På toppen av øya ruver Barentsjøkulen med flere navn inspirert av Henrik Ibsens Peer Gynt. Solveigdomen og Peer Gyntslottet strekker seg opp til vel 650 moh. Jøkulen, som har et areal på 558 km², dekker store deler av øyas østre halvdel. Den har fire utløpere som når helt ut i sjøen – Besselsbreen i nordøst, Willybreen på østsida, Freemanbreen i Freemansundet og Duckwitzbreen på øyas vestside. Freemannbreen hadde i 1956 en markert fremrykning (surge) og brefonten ble flyttet langt ut i Freemansundet. På øyas vestside er landskapet dominert av flyer og heilandskap. Innenfor disse ligger det platåfjell.
Heleysundet is a narrow sound north of Barentsøya. It has violent tidal currents, although not as violent as those that occur in the narrow sound of Ormholet between the islands Kükenthaløya and Barentsøya. They both give a mighty impression. Many ships choose to go down the east coast of Barentsøya and enter Freemansundet between Barentsøya and Edgeøya to avoid the strong tidal currents in Heleysundet.Heleysundet er et trangt sund nord for Barentsøya. Dette sundet har kraftige tidevannsstrømmer. Enda kraftigere er tidevannsstrømmene i det trange sundet Ormholet som ligger mellom Kükenthaløya og Barentsøya. Disse gir et mektig inntrykk. Mange båter velger å gå ned langs østkysten av Barentsøya og inn Freemansundet mellom Barentsøya og Edgeøya for å unngå de sterke tidevannsstrømmene i Heleysundet.
Edgeøya er ikke ulik Barentsøya, men de isfrie områdene er større. Mange steder er det ganske rik vegetasjon. Edgeøya er betydelig større – 5 074 km². Platåfjell dominerer også her. De største breene finnes på øyas sørlige halvdel og spesielt i sørøst der Edgeøyjøkulen på 1 365 km² ruver. En utløper mot øst, Stonebreen, danner en lang, bratt brefront mot Barentshavet. Rett østover herfra og ut i havet ligger de tre små Ryke Yseøyane. På Edgeøyas vestside er landskapet annerledes enn i øst. Fremtredende landskapselementer her er Tjuvfjorden med den store Tjuvfjordlaguna, og Dyrdalen. Videre nordover veksler landskapet. Noen steder stiger det bratt fra sjøen og opp til fjellplatåene på 350-500 moh. Andre steder bølger landskapet innover flyer og strandsletter mot bakenforliggende fjell og dalfører.
Sørøst for Edgeøya ligger Halvmåneøya med mye historie fra fangstvirksomheten. Sør for Edgeøya finner vi Tusenøyane omgitt av et «støvelhav» – dvs. grunne farvann med svært dårlig kartlagte bunnforhold og dermed risikofylt ved gjennomseiling. Tusenøyane består av et stort antall mindre øyer spredt over et område på ca. 2 500 km².