根据我国土壤地理分区，木林子自然保护区内的土壤划分为黄棕壤、棕壤、黄壤大区。1982年全县查实有10个土类，23个亚类、65个土属，169个土种；保护区土壤可分为7个土类，19个亚类，56个土属，151个土种。主要土壤为黄棕壤和棕壤，pH一般在4.5~6.5之间。保护区内土壤分布的垂直带谱非常明显，随着海拔升高依次出现黄红壤带、黄壤带、黄棕壤带、棕壤带。
黄棕壤
黄棕壤分2个亚类，6个土属，35个土种，是红壤、黄壤向棕壤过渡的土壤类型。黄棕壤的淋溶淀积特征明显，土层较为深厚，层次发育较明显，土壤微酸性至中性，pH值在4.3~5.5，盐基饱和度多在40%以上；自然肥力较高，全量氮表层达0.6%以上，全量磷达0.2%以上。山地黄棕壤为保护区分布最广的土壤类型，成地带性分布在海拔800~1500m地区。旱地宜种植玉米、马铃薯、小麦、油菜、黄豆、红薯等。
棕壤
棕壤分2个亚类，4个土属，15个土种。成地带性分布在海拔1500m以上地区。部分土壤出现次生石灰化，局部渍涝。宜种植黄连、贝母、党参、当归、天麻等中药材和牧草。
黄壤
黄壤分2个亚类，6个土属，24个土种。分布在海拔500~800m地区。pH值4.8~5.5，盐基饱和度10%~30%。种植果蔬、粮食作物为佳。
石灰土
石灰土分3个亚类，3个土属，12个土种。有石灰反应，酸碱度比同地带高一级，有机质含量较高。黑色石灰土分布在石灰岩的坡脚，富含碳酸钙和腐殖质，宜种植耐碱作物。棕色石灰土分布地形较低，耕地土层深厚，宜种植耐碱作物。磷（矿）质石灰土分布在走马后山一带，pH值大于7.5，富含磷素，普遍缺硼，严重缺锌、缺钾。宜种植玉米、马铃薯、红薯、黄豆、油菜、小麦等。
水稻土
水稻土在区内有少量分布，为主要耕作土壤类型之一，分5个亚类，29个土属，52个土种。pH值5.1~8.0，含有机质2%~5.89%，多为壤土至粘壤土，少数为重壤土。
潮土
潮土为隐域性土壤，分2个亚类，5个土属，9个土种。保护区内主要分布在河溪两岸阶地，岩溶地区两岸平槽、局部山间盆地。土层深厚，有夜潮现象，微酸至微碱性，有机质丰富，速效养分充足，保水保肥性强，易耕性好，适宜多种作物生长。
紫色土
保护区有零星分布，分3个亚类，3个土属，4个土种。抗蚀力弱，物理风化作用强烈，易流失，呈幼年发育状态，pH值5~8，有机质分解快，速效养分不足。旱地宜种植玉米、红薯、小麦、蚕豆、马铃薯。缓坡地茶树、柑橘树生长良好。
