Dans sa majeure partie, la Riverina est une plaine alluviale quaternaire formée des dépôts charriés depuis 15 000 à 30 000 ans à partir de la Cordillère australienne par les trois grands cours d'eau qui la traversent d'est en ouest : la Lachlan au nord, la Murrumbidgee au centre et le Murray au sud. La région a quelques collines moutonnantes à l'est mais elle devient très vite complètement plate avec une altitude moyenne n'atteignant pas les 200 mètres. La partie ouest consiste essentiellement en une plaine monotone couverte d'arroches.
Le sous-sol de la région comprend plusieurs cuvettes et bassins sédimentaires. Il semble que l'ouest de la Riverina – où la couche d'alluvions atteint parfois 500 mètres d'épaisseur – soit la prolongation des sous-sols trouvés autour de Ballarat et Bendigo dans l'État de Victoria, tandis que l'est est occupé par la partie ouest de la Lachlan fold belt. Il se pourrait que le sous-sol de la région abrite des réserves de houille, de pétrole, de gaz, de gypse, d'or, de métaux (zinc, nickel, cuivre, etc), de métaux lourds, de diamants.
Les sols sont généralement sablonneux avec des dépôts d'argile — brune ou grise — dans les zones inondables.
La région, située dans le bassin de la Murray–Darling, est traversée par des rivières qui coulent d'est en ouest : le fleuve Murray (avec un de ses bras : la rivière Edward), les rivières Murrumbidgee, Lachlan et Billabong. La plupart de l'eau de ces cours d'eau est prélevée pour différentes utilisations : en 2001–2002, 52 % de l'eau du Murray et de la Murrumbidgee était ainsi prélevée ; 77 % de l'eau prélevée était utilisée pour l'irrigation.
La Riverina est classée par le bureau de météorologie australien (Bureau of Meteorology) comme une région chaude et sèche avec des hivers froids. Il peut faire très chaud en été dans la journée (44,8 °C le 23 janvier 2001 à Wagga Wagga) et très froid la nuit en hiver (-6,3 °C le 21 août 1982 dans la même ville). Les températures maximales moyennes vont, à Wagga Wagga, de 31 °C en janvier à 12,4 °C en juillet et à Hillston de 32,2 °C en janvier à 14,8 °C en juillet.
Les précipitations sont généralement assez faibles avec une moyenne annuelle sur la plus grande partie de la région allant de 250 à 500 mm, atteignant 500 à 800 mm sur la bordure est. Les pluies tombent généralement en hiver dans le nord de la Riverina et autour de Hay tandis que dans le sud, elles sont à peu près équitablement réparties sur toute l'année. Corowa, située au sud-est, a une moyenne de précipitation de 539,4 mm par an tandis que Hay n'a que 367,2 mm.
2006 a été l'année la plus sèche jamais connue pour des villes comme Lockhart, Tarcutta et Narrandera.
Le « Service des parcs et de la vie sauvage » du « Ministère de l'Environnement et du Changement climatique » a divisé l'État en 17 biorégions (régions qui ont le même type de faune et de flore). La biorégion de la Riverina est une zone qui comprend la plus grande partie de la région géographique mais qui s'étend aussi jusque dans l'État voisin de Victoria et va d'Ivanhoe au nord jusqu'à Bendigo au sud et de Narrandera à l'est à Balranald à l'ouest. 74,03% de la biorégion sont situés en Nouvelle-Galles du Sud (et représentent un peu moins de 9% de la surface totale de l'État), le reste est dans l'État de Victoria.
Les rivières sont bordées, en plaine, de gommiers rouges (Eucalyptus camaldulensis) et d'Acacia stenophylla. Les régions un peu plus hautes possèdent des gommiers noirs (Eucalyptus largiflorens), des plantes vertes, des buissons halophytes ainsi que des pâquerettes dans les zones ombragées. Les eucalyptus à miel (Eucalyptus melliodora), Eucalyptus microcarpa et Callitris glaucophylla poussent dans les régions rarement inondées. Les zones éloignées des rivières sont dépourvues d'arbres et couvertes d'herbes halophytes comme les arroches, de buissons comme ceux d'une espèce endémique en Australie, Maireana aphylla de la famille des Chenopodiaceae, et différentes espèces de graminées des genres Danthonia et Stipa.
La faune de la région comprend des animaux arboricoles notamment des écureuils volants comme le planeur de sucre (Petaurus breviceps), le phalanger de Norfolk (Petaurus norfolcensis), l'acrobate pygmée (Acrobates pygmaeus) et des koalas (Phascolarctos cinereus). Une grande variété d'oiseaux niche dans la région y compris des oiseaux migrateurs.
L'introduction de nouvelles espèces, le débroussaillage, la mise en culture et le pâturage ont malheureusement fait diminuer la diversité de la flore et de la faune de cette région.