大理湖是自然保護區的核心，水域面積240平方公裏，水儲量6543.8+06億立方米，水深654.38+00-654.38+03米。屬於蘇達型半鹹水湖，是內蒙古第三大湖泊。大理湖位於內蒙古高原，地廣人稀，湖泊遼闊，草甸和濕地齊全。這裏是鳥類的天堂，也是中國北方候鳥的重要遷徙通道，有鳥類15目，32科，152種。其中珍稀丹頂鶴等國家壹、二級保護鳥類26種，為國家珍稀鳥類保護區。這裏鳥類數量最多的季節是春季和秋季。4月下旬到5月上旬，冰雪融化，草發芽，候鳥從南方成群結隊到湖區棲息。整個湖都充滿了興奮。9月下旬至10月上旬，各種候鳥陸續南移，再次造訪大理湖，其中白天鵝和大雁居多。尤其是近年來，白天鵝的數量越來越多，最多時達到7萬只。天鵝上升時如晴天飛雪，落下時如素錦，所以大理湖又被稱為“天鵝湖”。大理湖微鹹的水質使得只有中國鯉魚和鯽魚存活。雖然魚種少，但產量很高，很有名。中國獐魚的學名是Yarrow vachelli，由於眼球周圍的鮮紅色，俗稱“紅眼華子”。這種魚自然繁殖，自然生長，味道鮮美，營養豐富。
大理湖周圍有大量的歷史遺跡，如尖子山巖畫、曼托雲水洞、應昌路遺址、龍興寺遺址、金街溝等。達裏諾爾的姐妹湖——崗更諾(牦牛泡)和多倫諾(鯉魚泡)分別位於東西兩側，盛產大理湖所沒有的鯉魚。