Naturräumlich gehört die Ortschaft Sperenberg (Ortsteil der Gemeinde Am Mellensee) zur Luckenwalder Heide. Diese ist eingebettet in den Naturraum Mittelbrandenburgische Platten und Niederungen. Als Grundmoränen- und Sandergebiet schließt die Luckenwalder Heide südlich an die Teltowplatte an, begleitet ca. 56 km streifenförmig das südlich gelegene Baruther Urstromtal und geht im Norden in die Nuthe-Notte-Niederung über.
Die Luckenwalder Heide erhebt sich ein wenig aus den Niederungsgebieten und ist stellenweise durch Endmoränenkuppen weiter erhöht. Große Teile sind von Sandern bedeckt, z. B. durch den Fernneuendorfer Sander, die lediglich für Kiefern günstige Bedingungen aufweisen. Auf Flächen, wo etwas Geschiebelehm die sandigen Sedimente unterlagert, ist auch Ackerbau möglich. Die Landschaft wird von Süden nach Norden von der Nuthe und dem Pfefferfließ durchflossen, die verzweigte Niederungen bilden, in denen auch kleinere Seen und feuchte Senken liegen.
Das Klima weist Übergänge vom atlantisch geprägten Klima im Westen zum kontinental geprägten Klima im Osten auf.
In Sperenberg und seiner Umgebung sind viele, zum Teil einzigartige, geschützte Biotope und Landschaftsbestandteile mit einer einzigartigen Vegetation und Tierwelt und unterschiedlicher Schutzkategorie zu finden.
Der größte Teil des Boden-Geo-Pfades Teltow-Fläming verläuft im Bereich des Landschaftsschutzgebietes (LSG) „Baruther Tal/Luckenwalder Heide“. Der Bereich der Sperenberger Gipsbrüche ist als Naturschutzgebiet ausgewiesen. Gleichzeitig ist der Boden-Geo-Pfad Bestandteil des geplanten Naturparks „Baruther Urstromtal“. Zu erwähnen sind Naturdenkmale (ND) innerhalb der Ortslage Sperenberg. Dazu zählen zwei Stieleichen in der Nähe des Bahnhofs und der Puschkinallee sowie eine Maulbeere an der Sperenberger Kirche.
Das Naturschutzgebiet (NSG) Sperenberger Gipsbrüche ist aufgrund der vielen seltenen und stark gefährdeten Lebensraumtypen sowie Tier- und Pflanzenarten seit 2002 als FFH-Gebiet (gemäß Flora-Fauna-Habitat-Richtlinie der EU) gemeldet. 1992 wurden über 370 Gefäßpflanzen nachgewiesen, 40 davon galten damals als gefährdet. Insbesondere an den sonnigen Felsenhängen sind wärmeliebende Gebüsche (Berberidion) beheimatet. Somit ist das Gebiet von europäischer Bedeutung und genießt überregionalen Schutz.
Östlich der Sperenberger Gipsbrüche schließt sich das nach §32 BbgNSchG geschützte „Faule Luch” an, welches in einem hydrologischen Austausch mit dem NSG und FFH-Gebiet „Fauler See” steht. Früher bestand vermutlich eine direkte Wasserverbindung zwischen beiden Gewässern (vgl. Station 6 Niedermoor).
Außerhalb des Boden-Geo-Pfades befinden sich einige erwähnenswerte Schutzgebiete unterschiedlicher Ausdehnung. Herauszuheben sind insbesondere das FFH-Gebiet Wehrdamm Mellensee/Kl. Wünsdorfer See mit einer Größe von ca. 698 ha. Dieses Gebiet befindet sich östlich von Klausdorf. Ungefähr 2 km westlich des Neuendorfer Sees liegt das FFH-Gebiet Kummersdorfer Heide/Breiter Steinbusch mit einer Größe von 1045 ha. Des weiteren gibt es den Dünenkomplex von Horstwalde, südlich von Kummersdorf-Gut gelegen, das NSG Mönnigsee, das NSG Teufelssee, das LSG Notte-Niederung und das NSG Heidehof-Golmberg mit der höchsten Erhebung des Niederen Flämings, dem 178 m hohen Golmberg.
Der Naturpark Nuthe-Nieplitz befindet sich westlich der B 101 in unmittelbarer Nachbarschaft zum geplanten Naturpark „Baruther Urstromtal“. Zu den landschaftlichen Höhepunkten gehören der Löwenberg (103 m), die Glauer Berge (90 m), das Wildgehege Glauer Tal mit Dam-, Muffel- und Rotwild, das NSG Pfefferfließ und das Rauhe Luch.