柴达木盆地西北抵阿尔金山脉；西南至昆仑山脉；东北有祁连山脉，面积约24万平方公里。内陆盛产铁矿、铜矿、锡矿、盐矿等多种矿物，故被称作“聚宝盆”，腹地的柴达木沙漠在中国八大沙漠里居第五。柴达木盆地为高原型盆地，地处青海省西北部，主要在海西蒙古族藏族自治州，是一个被昆仑山、阿尔金山、祁连山等山脉环抱的封闭盆地，介于90°16′E-99°16′E、35°00′N-39°20′N之间。盆地略呈三角形，东西长约800千米，南北宽约300千米，面积约24万平方公里，为中国三大内陆盆地之一。
盆地基底为前寒武纪结晶变质岩系，地势由西北向东南微倾，海拔自3000米渐降至2600米左右。地貌呈同心环状分布，自边缘至中心，洪积砾石扇形地(戈壁)、冲积一洪积粉砂质平原、湖积一冲积粉砂粘土质平原、湖积淤泥盐土平原有规律地依次递变。地势低洼处盐湖与沼泽广布。盆地西北部戈壁带内缘比高，百米以下的垅岗丘陵成群成束。盆地东南沉降剧烈，冲积与湖积平原广阔，主要湖泊如南、北霍鲁逊湖和达布逊湖等都分布于此。柴达木河、素林郭勒河与格尔木河等下游沿岸及湖泊周围分布有大片沼泽。柴达木盆地属高原大陆性气候，以干旱为主要特点。年降水量自东南部的200毫米递减到西北部的15毫米，年均相对湿度为30-40%，最小可低于5%。