保護區主要集中在半幹旱地區的湖泊水生生態系統、濕地生態系統和野生珍稀瀕危鳥類。保護區地貌的主要特征是低水平起伏，東南高，西南略高，中部和東北部低。查幹湖的東川頭、西川頭、青山頭地勢較高。
查幹湖地勢低窪，有湖泊留下的次級河流階地。幾個大湖的水位不壹樣，也有壹些高度比較小的沙丘。根據成因和形態特征，該區地貌可分為沖積湖積平原和河谷沖積平原。沖積湖積平原分布在查幹湖低窪地區，河谷沖積平原分布在霍林河河谷和嫩江古河道。自然保護區多為沖積湖積平原，其中微波小丘分布於南北，分布面積較大。地表巖性為第四系上更新統谷香屯組黃土壤土，多為查幹湖周圍的侵蝕小丘。
西部和南部為微傾斜的平地，地表巖性為第四系上更新統谷香屯組的黃土壤土。湖沼窪地分布在湖泡周圍，呈草原景觀，地表巖性為全新世湖沼堆積壤土，鹽漬化發育。
河谷沖積平原分布在西部的霍林河流域和嫩江流域，有壹級階地和河漫灘，查幹湖地區為沼澤窪地。地表巖性為湖泊沼澤堆積的全新統沖積亞粘土、粘土、淤泥質土。
保護區的氣候屬於中溫帶半濕潤大陸性季風氣候，四季分明。保護區內的河流主要有嫩江和霍林河。嫩江發源於黑龍江省大興安嶺的伊爾胡裏山，流經黑龍江、內蒙古和吉林三省。嫩江右岸支流多，左岸支流少。下遊的洮兒河和霍林河在吉林省與嫩江匯合。
霍林河發源於內蒙古自治區紮魯特旗後特勒汗山，自西南向東北流動，流經霍林郭勒市，向正東轉向，在科右中旗南部匯入昆都嶺河，再轉向東南，流經白雲胡碩和高裏阪。
在吉林通榆縣分為南北兩支，分別穿過平齊鐵路的橋涵，進入大安，然後匯合為壹。水流經通讓鐵路的橋涵，進入查幹湖。當湖泊水面升高，水量增大時，溢出的水流經長白鐵路的橋涵，進入嫩江。
霍林河兩岸多為農牧區，聚落較少。在下遊的通榆縣，兩岸是波浪狀的沙丘，河流穿過蘆葦塘或沼澤，部分河段暗流湧動，幹涸。只有在洪水年才能進入查幹湖，所以霍林河被稱為無尾河。
查幹湖濕地位於吉林省西部半幹旱地區。保護區的主要水源有松花江水、周邊湖泊水和區內自然降水、郭謙灌區排水、霍林河水和深澇區排水。
自然保護區的動植物資源日益豐富。其中，國家壹級保護鳥類有東方鸛、黑鸛、丹頂鶴、白頭鶴、金雕、白尾海雕、大鴇等。國家二級重點保護鳥類有天鵝、白枕鶴、灰鶴、白琵鷺、白鵝、鴛鴦等。查幹湖盛產鯉魚、鰱魚、鱅魚、鯽魚等15科68種蝦、蘆葦、珍珠，也是野生動物的天堂。
查幹湖胖頭魚是吉林省前郭爾羅斯蒙古族自治縣查幹湖地區的壹種特色魚。由於特殊的氣候條件和生長環境，其品質優良。查幹湖的胖乎乎的魚，味道鮮美純正，肉質細嫩，壹般都比較肥，肥而不膩。查幹湖的冬季垂釣場景最為獨特壯觀，上千人在冰上作業，幾十輛機動車晝夜不停的運輸，幾十萬斤鮮魚破冰而出，堪稱全國之最。查幹湖冬捕前，有跳舞、祭湖醒網等儀式。這種習俗從遼金時期就已經延續了幾百年。頭魚拍賣更是熱鬧，壹條魚能賣上萬元。吃頭魚可以帶來好運。據說歷代皇帝都喜歡在查幹湖吃頭魚，表示國家安定，風調雨順。查幹湖冬季捕撈獲得了單網捕撈量最大的吉尼斯世界紀錄，壹網可捕65438+10萬斤以上。
保護區的植物資源主要包括水生植物群落、沼澤植物群落、雜草群落和木本植物群落。水生植物群落是指生長在湖泊、水庫和池塘中的植物群落。吉林省西部湖泊眾多，查幹湖是東北西部最大的天然湖泊。
漂浮植物漂浮在水面上，它們的根懸浮在水中或卡在湖底的土壤中，而葉子和花則漂浮在水面上。最常見的植物有薺菜、浮萍、何首烏、槐花、菱角。
沈水植物都是沈水植物，它們的根是固定在水底的土壤裏的。主要分布在湖泊或池塘的深水區。最常見的植物有菹草、金魚藻、狐尾藻、線葉眼子菜等。
沼澤植物群落分為以下幾類:蘆葦-苔草群落。在形成初期，蘆葦占優勢，苔草次之。由於常年積水，植物種類相對較少，以種子植物為主，並伴有少量苔蘚和蕨類植物。代表植物有蘆葦、小葉厚殼、小花地榆、苔草、箭葉蓼。
香蒲蘆葦社區。主要分布在河漫灘上，常見的植物是香蒲屬的各種植物，如寬葉香蒲、狹葉香蒲、蒲桃等。社區的外觀是綠色的。在夏天和秋天，果穗是棕色的。除了香蒲，還有很多蘆葦。其他植物包括虎杖、箭葉蓼、結節性蓼和杉科植物。塔頭沼澤社區。形成了以苔草為優勢種的斑狀草丘，蓋度達90%以上。伴生植物有狹葉厚殼、辣蓼、狐尾藻等。
菖蒲群落。分布於查幹湖附近的低地和中小河流的老河道。群落表面有壹層薄薄的水，土壤以淤泥質沼澤土為主。植物種類相對貧乏，菖蒲為建群種。伴生植物有苔草、澤芹、辣蓼、甘薯苗和箭葉蓼。
典型的植被往往存在於查幹湖附近地勢較高，季節性洪水達不到的草原地區。主要代表植物是羊草，羊草是根莖類植物，喜歡生長在中性或堿性土壤中。適應性強，分布廣。伴生植物有狼毒大戟、地榆、山黧豆、沙蒿、黃花菜。
雜草群落。主要分布在低海拔的林間空地或山谷邊緣。草原區沒有明顯的優勢植物，多為雙子葉植物，花大，顏色鮮艷，色彩豐富。俗稱“五花花草塘”或“狗肉地”。主要植物有地榆、蚊子草、雪蓮、野豌豆等。查幹湖地區也有少數木本植物，其中部分楊樹、柳樹呈塊狀分布，多為人工種植，部分喬木或灌木自然生長，如榆樹、胡枝子、枸杞等。