张掖国家湿地公园规划区处于黑河中游祁连山洪积扇前缘和黑河古河道及泛滥平原的潜水溢出地带，是由河流、草本沼泽、湿草甸等天然湿地，以及人工湖、池塘、沟渠等人工湿地为主体构成的复合湿地生态系统，湿地类型多样，原生态特征突出。有文字记载，张掖城北郊自古即有“甘州城北水云乡”之称，自城区至北郊湖泊遍布，百泉喷涌，形成了3万多亩伴城而生的湿地系统。

规划区南高北低，自然落差20米（1467—1445），除了黑河河道及径流新河补充水源外，地下水渗出是其主要水源，北郊湿地内有天然泉眼12202个、渠道3条、人工引水排阴沟17条，湿地植物密布，形成一片“水乡泽国”的胜景。

规划区湿地植被丰富，挺水植物、浮水植物、沉水植物、湿生植物、盐生植物与陆生乔灌林木、草原植被、荒漠植被镶嵌分布，形成的西部绿洲生态系统在我国西北干旱区具有典型性，世界范围内也具有独特性，具有特殊的保护价值。

张掖国家湿地公园区气候属明显的温带大陆性气候，其显著特点是：降水稀少而集中，年降雨量仅129毫米，在时间分布上，多集中在6—9月份，约占全年总量的71.9%，春季降水仅占14%，年内降水分布很不均匀，年际变化较大；蒸发强烈，全区年平均蒸发量2047毫米，干旱指数高达10.3。日照充足，温差大，太阳年辐射总量147.99千卡/平方米，年日照时数为3085小时；多年平均气温为7℃，历年最高气温为37.4℃，最低气温为-28℃，无霜期153天。全年盛行西北风，年均风速2米/秒，最大风速36米/秒，年均大风日数14.9天，最多天数40天，最少3天，年均沙尘暴日数20.3天，最多33天，最少14天。灾害性天气有大风、沙尘暴、干热风、干旱、霜冻、初春低温等。

按照水系分布，湿地区自东向西主要由东泉渠系、阿薛渠系、庚名渠系、黑河（滩）水等四大水系构成，天然河道、引水渠道、排阴沟、排污渠纵横交错，有机井71眼，泉眼（泉域）12202处。除黑河滩无污水排放、庚名干渠泉水与污水可以分流外，其它渠道均为河水、泉水和污水混流。受南部潜水侧向径流和深层承压水的越流补给，地下水自南东向西北运动，水位埋深大部分在1米以内。规划区水资源总量为1.37亿立方米,其中泉水溢出量1.18立方亿米,城市污水排放量0.19亿立方米。因牵涉到周边1.28万亩农田灌溉，目前的水资源量尚缺2385万立方米，需考虑补水。

张掖国家湿地公园规划区总面积61622亩，其中，湿地面积25995亩，水浇耕地17761亩（水田10722亩，开荒地6834亩，新开荒地205亩），林地3518亩，建筑可用地12580亩，道路用地1356亩，未利用地256亩，其它用地156亩（详见列表）。

规划区土壤类型主要有草甸土、潮土、溪淤土、草甸盐土、沼泽土。大部分为湖积堆积物、系黄褐色、灰绿色的淤泥质土，表层零星分布黄粘土或富含腐殖质的淤泥层。土壤中水分充足，好氧性微生物活动受阻，不利于有机物的矿化，影响成土的方向和进程，形成了以草甸土为主的自然土壤和以潮土为主的耕作土壤。