從地形上看，柴達木盆地是青藏高原東北部較低的地區。柴達木海拔約3,000公尺，在南部海拔約4,300公尺的西藏和北部海拔約1,100公尺的甘肅之間形成一道陸架。柴達木盆地與東面的青海湖之間有一道低分水嶺。儘管海拔相對青藏高原的其他地方來說較低，但柴達木的年平均氣溫仍然僅為2~4°C。柴達木盆地的面積約為120,000平方公里。其底質大致分為三個區塊：茫崖凹陷、北部斷裂帶和三湖凹陷。柴達木盆地四面環山，是一個內流盆地，也是地球上最乾旱的非​​極地地區之一，一些地方的乾旱指數為0.008~0.04。柴達木盆地年平均降雨量僅為26公釐，但年平均蒸發量達3,000~3,200公釐