Костомукшский заповедник находится на восточном склоне Западно-Карельской возвышенности. Его западная граница находится в нескольких километрах от Государственной границы с Финляндией, а юго-западная - по побережью оз. Каменного.
Основными задачами заповедника является сохранение природного комплекса для решения проблем взаимодействия человека и окружающей среды, а также наблюдение за естественным ходом развития природных комплексов. Территория заповедника находится в области умеренного пояса. На протяжении более чем двух месяцев можно наблюдать белые ночи. Зима относительно мягкая с западными и юго-западными ветрами, а также наибольшим количеством осадков, лето же наоборот короткое и довольно прохладное с преобладание юго-западных и северо-восточных ветров.
Долина р. Каменной представляет собой древнюю долину в которую стекались талые ледниковые воды образовывая интересные формы рельефа. Основными типами почв в заповеднике являются подзолистые, болотно-подзолистые и болотные. Озеро Каменное является самым крупным озером заповедника, оно относится к бассейну Белого моря и представляет собой очень живописное место на котором расположено 98 островов.
Второе по величине озеро - Минозеро, а остальные небольшие по величине и в основном занимают котловины. Единственной рекой заповедника является река Каменная длиной 25 км, вытекающее в оз. Каменное. Она нуждается в особой охране, так как является одним из главных нерестилищ озерных лососей.
Флора заповедника включает не более 350 видов сосудистых растений и около 100 видов мхов и лишайников. Из них в Красную книг занесены лобелия Дортмана, василистник кемский, надбородник безлистный, вудсия альпийская, очеретник бурый, башмачок настоящий.
Почти 80% территории заповедника занимают почти девственные леса, среди них 12 типов сосняков, 9 типов ельников и 8 типов березняков. Так как на территории заповедника преобладают легкие и каменистые грунты, то большую часть растительного покрова составляют сосновые леса, растущие в верхней и средней частях склонов. С соснами соседствует рябина обыкновенная, ольха серая, можжевельник обыкновенный, а также вереск обыкновенный, черника, брусника, голубика и вороника. В травяном покрове преобладают зеленые мхи. Верховые болота представлены в основном сфагновыми сосняками с низкорослыми редкими соснами.
На более богатых почвах у подножия склонов растут еловые леса из ели финской и ели европейской. Наиболее широко распространены ельники с преобладанием черники, а также зеленомошные ельники. Вдоль речек и ручьев располагаются ельники брусничные с преобладанием также рябины и черной смородины и разнообразным напочвенным покровом.
На границе заповедника после рубки черничных ельников сформировались березовые леса, которых в заповеднике очень мало.
Обширную территорию около 7,6 тыс. га занимают болота, находящиеся в значительных понижениях и имеющие разную форму, в большинстве случаев вытянутую.
Луга в заповеднике составляют меньше 1% всей территории.
Фауна заповедника представлена 182 видами птиц и 26 видами млекопитающих. Среди хищников многочисленна американская норка и росомаха, численность последней снижается. Обычен в заповеднике бурый медведь. Также на территории заповедника встречается лесная куница, горностай, ласка, выдра, рысь, волк и лисица.
На территории заповедника численность белки колеблется каждые 10-11 лет. Среди других грызунов обычны летяга, ондатра, полевки и канадский бобр. По берегам водоемов обитает заяц-беляк, численность которого может изменяться в 4 - 7 раз. Обычны на территории заповедника бурозубки обыкновенная, средняя, малая, равнозубая и кутора.
Самыми крупными животными считаются лось и дикий северный олень. Численность лося на большинстве территории не велика. Диких северных оленей на территории заповедника, а также на соседствующей с ним территории насчитывается около 300 особей. Среди земноводных здесь обитают лишь травяная лягушка и серая жаба, а из пресмыкающихся - живородящая ящерица и обыкновенная гадюка.
На территории заповедника гнездятся орлан-белохвост, скопа, беркут и сапсан, занесенные в Красную книгу. На озерах сохранились гнезда гусей-гуменников и лебедей-кликунов. Численность рябчиков, глухарей, белых куропаток довольно высока. Среди водоплавающих птиц многочисленны чернозобая гагара, кряква, чирок-свистунок, свиязь, обыкновенный гоголь, большой и средний крохали.
В оз. каменном обитают озерный лосось, европейская ряпушка, сиг, щука, колюшка девятииглая, окунь и ерш. В р. Каменной отмечен европейский хариус, елец и уклея.
Птицы: беркут, гагара чернозобая, гуменник, крохаль большой, кряква, куропатка белая, лебедь-кликун, орлан-белохвост, свитязь, скопа, сокол сапсан
Млекопитающие: бобр, бурозубка, бурозубка малая, кутора водяная, летяга, лось, олень северный, ондатра
Рыбы костные: колюшка девятииглая, окунь, ряпушка европейская
Пресмыкающиеся или рептилии: гадюка, ящерица живородящая
Земноводные: жаба серая