额济纳灌区地貌类型属于冲洪积平原区，由于近代强烈的风蚀作用形成广大的戈壁，又在河道的切割作用下分成西戈壁、中戈壁、东戈壁。沿河两岸由于河水的浸润和淤灌，土层较厚，尚存部分天然林草地。

多年平均气温6～7℃，无霜期146天。冻土深多年平均为1.0米左右。多年平均降雨36.6毫米，年蒸发量为3515.4毫米，湿润度为0.01。年平均风速3.4米每秒。年日照时数为3443.6小时，≥10℃积温3695℃。

历史资料记载，1949年以前平均径流量为13.19亿立方米，20世纪50年代平均为12.25亿立方米，60年代平均为10.65亿立方米，70年代平均为10.5亿立方米，80年代平均为9.75亿立方米，90年代减少到7.74亿立方米，上游来水的逐渐减少是下游额旗水量减少的主要原因，由于来水减少造成灌溉面积逐年减少。由1989年的4.87万公顷减少到1995年的2.73万公顷，到2002年只有1.36万公顷。