A Belényesi-medence a Királyerdő (Pădurea Craiului), a Bihari-havasok (Munţii Bihorului) és a Béli-havasok (Codru-Moma) között található.
Az itt elterülő Fekete-Körös völgyének két jól elkülöníthető része van: a Felsővölgy, vagy Belényesi-medence, és az Alsóvölgy.
A Belényesi-medence tág, katlanszerű völgy, amely a belényesújlaki szorosnál, a Pontos-kőnél ér véget. Az Alsóvölgy Sólyomtól kezdve Tenkéig egyre jobban szélesedik, majd észrevétlenül átmegy az alföldbe.
A Belényesi-medecét északon a Királyerdő dombjai, keleten a Vlegyásza délnyugati nyúlványai és a Bihari-havasok, nyugaton a Béli-havasok fogják közre.
A földkéreg beszakadása révén jött létre, amelyet a negyedkorban töltöttek fel a hegyekből lefutó folyók. A klímaváltozások hatására, majd újabb törések és süllyedések, valamint a folyóvízi eróziónak köszönhetően alakult ki mai domborzata. Mind keleten, mind nyugaton a hegyekhez simuló dombsor övezi, melyek márga, agyag és homok lerakódásokból állnak, amit a folyóvizeknek köszönhetően vastag kavicsréteg borít .
A Belényesi-medence ércekben gazdag vidék volt. Ezek kitermelése hozzájárult a völgy benépesítéséhez. Rézbánya környékén arany-, ezüst-, réz-, és vasérc bányászatának nyomai találhatók. A 20. században ezen a részen uránércet bányásztak.
Régen mészégetést is folytattak az itt lakók, melyet pénzért vagy gabonáért adtak el az alföldön. Sólyom és Borz között kvarcitos homokkövet bányásznak .
Többfelé kitűnő agyag található, amely elősegítette a fazekasmesterség fejlődését. Erre utalnak a régi családnevek az 1600. évi belényesi összeírásokban: Fazakas, Korsós, Begrés, Kőműves. Ma csak a Vaskoh utáni román falvakban (Leheceni, Sălişte de Vaşcău, Criştioru de Sus) találunk fazekasokat.
A folyók völgyéből kitermelt sóder kitűnő minőségű.
Éghajlata kontinentális. Az időjárás alakulását a környező hegyek határozzák meg, de mivel észak felé nyitott, befolyásolja az óceáni hatás is. Leggyakoribbak a nyugati szelek.
Az évi átlagos hőmérséklet 9 fok Celsius, az évi csapadékmennyiség 600 mm körül van, de a dombokon eléri a 900 mm-t is. A medencében és a zárt völgyekben gyakori a hőmérsékleti inverzió.
A Fekete-Körös a Bihari-havasokban ered.
Jobb oldali mellékfolyója a Köves-Körös (Crişul Pietros), Rézbányai Körös (Crişul Băiţei), a Nyimesd (Nimăieşti), Rósa (Valea Roşie), a Vida és Topa, amelyek a Hollód-patakba ömlenek, a Kölesér (Culişer).
Bal odali a Tárkányka (Tărcăiţa), Fenes (Finiş).
Természetes növénytakaró már csak kis területeten található, a mindjobban terjeszkedő mezőgazdaságnak köszönhetően.
Főleg bükk-és tölgyerdők borítják, de már csak foltokban. Csak a magasabb dombokon és a hegyekben van összefüggő erdőség.
Cserjéi a galagonya, a mogyoró, a kökény, a som, a vadrózsa, az árterületeken pedig a fűzfa, éger, mocsári növényzet.
Talaja gyenge termőképességű, barna erdei talaj, ártéri öntéstalaj.
A Belényesi-medence magyarlakta települései: Belényesújlak, Belényessonkolyos, Körösjánosfalva, Várasfenes, Belényes, Köröstárkány, Kisnyégerfalva, Magyarremete.
Alsóvölgy magyarlakta települései: Gyanta, Tenke, Bélfenyér, Kisháza.
Ezek a falvak mind Árpád-kori települések, melyek még a 11. században jöttek létre.