Коростелёвский бор является частью системы ленточных боров, расположенных на Обь-Иртышском междуречье в ложбинах древнего стока. Коростелёвский бор расположен в юго-западной части ленточных боров в степной зоне, в подзоне сухой степи.
Климат резко континентальный с большим диапазоном крайних отклонений зимних и летних температур и резкими суточными колебаниями.
Рельеф на территории Коростелёвского бора сложный и носит характер холмисто-увалистого, дюнно-холмистого. Дюнно-холмистые формы рельефа на высоте холмов разделяются на мелко-холмистые с высотой холмов до 3 м, среднехолмистые с высотой холмов от 3 до 7 м и крупнохолмистые формы с высотой холмов более 7 м. Между холмами образуются понижения различной глубины и формы. Равнинно-волнистые формы рельефа образовались на участках, где ледниковые воды имели ограниченное распространение. Эта форма характерна для площадей, приуроченных к границам бора со степью.
Почвообразующие породы представлены средне и мелкозернистыми песками. Почвы ленточных боров относятся к дерново-подзолистым песчано-супесчаным, а также дерново-подзолистым оглеенным.
Сосна обыкновенная произрастает здесь на пределе своих биоэкологических возможностей, формируя сильно остепненные, разреженные, куртинные насаждения. Основным типом леса является сухой бор пологих всхолмлений.
В 1997 году Коростелевский бор пострадал от крупных лесных пожаров. Образовавшиеся крупноплощадные гари не восстановлены до сих пор.