Центральная часть занята озером Кукунор. Сложена преимущественно песчаниками и известняками, перекрытыми лессами. На севере преобладает мягко-увалистый рельеф. Поверхность расчленена широкими и короткими речными долинами. На юге — подгорные наклонные равнины.
Климат умеренно холодный. Осадков 250-400 мм в год. Господствуют горно-степные ландшафты с ковыльно-разнотравно-злаковой растительностью.