Svega nekoliko kilometara jugozapadno od Petnice dolazi se do reke Gradac koja je pod posebnom zaštitom zbog izuzetno čiste vode, divlje i očuvane prirode, brojnih pećina i bogate flore i faune. Dalje prema jugu i zapadu, Petnica je okružena vencem Valjevskih planina prosečne visine oko 1200 m, prekrivenih gustim šumama, planinskim livadama i ispresecane brojnim rekama koje su usekle kanjone i slapove.
U neposrednoj blizini objekata Istraživačke stanice nalazi se poznata Petnička pećina. Pećina sadrži raznovrsne forme – dvorane, kanale, pećinsku reku, jezero, razne vrste kamenih ukrasa ali i nalaze faune ledenog doba i tragove boravka čoveka u dalekoj prošlosti. Pored pećine nalazi se ostaci ljudskog naselja starosti preko 7000 godina koji su predmet intenzivnih istraživanja u Istraživačkoj stanici.