黑土区属于寒温带大陆性季风气候，四季分明，冬季漫长寒冷干燥，年平均气温在0.4℃左右。通常认为黑土是温带草原草甸条件下形成的土壤，其自然植被为草原化草甸植物。在形成时的母质绝大多数为黄土性粘土，土壤质地粘重，透水不良，且有季节性冻层。
在温暖多雨的夏季，植物生长茂盛，使得地上及地下有机物年积累量非常大；而到了秋末，霜期很早的到来，使得植物枯死保存在地表和地下，随着气温急剧下降使得残枝落叶等有机质来不及分解。
等到来年夏季土壤温度升高时，在微生物的作用下，使植物残体转化成腐殖质在土壤中积累，从而形成深厚的腐殖质层。
