Der Dillwesterwald ist die östliche Abdachung des Westerwaldes gegen das Dilltal. Es ist ein stark gefalteter devonischer Grundgebirgssockel, der im W unter der Basaltdecke des Hohen Westerwaldes verschwindet und weitgehend bewaldet sowie von den westlichen Zuflüssen der Dill stark zerschnitten ist. Der Dillwesterwald umfaßt die Westerwälder Basalthochfläche im Norden, Süden und Südosten als wechselnd breites Band, das nach Westen in mehreren schmalen Loben auskeilt und von 480 m ü. NN im Norden auf ca. 390 m ü. NN im Süden und 320 m ü. NN im Osten gegen die Dill senkt. Vom Hohen Westerwald herabfließende Gewässer haben ein ausgedehntes Riedelsystem entstehen lassen. Klimatisch ist die Lage im Lee des Hohen Westerwaldes von Bedeutung. Die durchschnittlichen Jahresniederschläge betragen nur 850 mm bei einer mittleren Jahresdurchschnittstemperatur von 8 °C.
Die sonnigen Flachhänge tragen teilwesie eine mäßig dicke Lösslehmdecke und sind daher für den Ackerbau gut geeignet. Die steilen Flanken und die Höhen hingegen sind bewaldet. Es herrschen Laub- und Mischwälder vor, auf Normal- und Sonderstandorten befinden sich vielerorts mesophile Hang- und edelholzreiche Blockschuttwälder.
Der Dillwesterwald hat im Norden einen kleinen Anteil am FFH-Gebiet "Hoher Westerwald". Im Süden liegt das größere FFH-Gebiet "Waldgebiet östlich von Allendorf und nördlich von Leun". Es handelt sich hier um großflächige Waldmeister-Buchenwälder in Übergängen zu Hainsimsen-Buchenwäldern und bachbegleitenden Erlen-Eschenwäldern zwischen Dill und Ulmtal. Die Vorkommen beider Buchenwaldgesellschaften in guter Ausprägung in Verbindung mit Stollen, Höhlen und Stillgewässern bieten verschiedenen Fledermausarten Wochenstubenquartiere und dem Kammmolch ganzjährigen Lebensraum. Weitere kleinere FFH-Gebiete finden sich im Norden und in der Mitte der Landschaft.