兴凯湖长90公里，宽30公里，湖泊最深达10米，雨后湖面水面可升高2米左右。水源补给来自东部和西部山地的众多溪流与穆棱河，是地壳运动地槽发生褶皱而形成。兴凯湖湿地属于冲积平原，地势西北高东南低，大、小两湖间天然形成一条长90公里近10米高的沙岗，岗上植被以森林植被为主，湖周的大面积湿地以芦苇、沼柳、苔草、小叶樟等植被类型为主。
       兴凯湖流域属乌苏里江水系，共有24条河流汇入，中国境内有8 条，其中直接流入大兴凯湖的有4 条，即白棱河、红眼哈排干、白泡子和金银库河，直接流入小兴凯湖再经新开流和泄洪闸流入大兴凯湖的有4 条，即承紫河、坎心河( 小黑河) 、大西河和东地河。流出兴凯湖的河流只有一条松阿察河。所有河流多年平均冰封期约150天。小兴凯湖：入水量7.03×108m3 ，出水量8.49×108m3 。最大水深3 m，最大蓄水量为5.05×108 m3 ，多年平均水位70.60m。面积140km2 。大兴凯湖平均水深3.5m ，最深处12m ，蓄水量153.3亿m3 ，湖面海拔69m 年均结冰期为137 天。中国境内面积1040km2。根据自然地理、地表水资源分布特点，兴凯湖流域分别处于穆棱河谷冲积平原丰水区；穆棱河西岸丘陵漫岗缺水区；湖滨平原区富水区。对兴凯湖水质监测表明，大湖水质为国家地面水质标准Ⅰ-Ⅱ类水体，水质良好，基本未受污染。
       流域内土壤分8 个土类，8 个土属，19个土种。主要是湖岗上的细砂土和湖成淤泥质亚粘土。随地形由高向低变化，由暗棕壤和草甸暗棕壤过渡到白浆土，在局部突起的岛状林上形成砂质草甸暗棕壤。
       兴凯湖地区属于温带大陆性季风气候，为湿润半湿润地区。春季冰雪消融吸收热量，湖区气湿比周围低1℃；夏季受湖水水面影响，天气凉爽，暴热天气少，昼夜温差不大；秋季由于湖水放热，气温比周围高1℃，多秋雨。年平均气温3.1 ℃，7月气温最高平均21.2 ℃ ，1 月气温最低平均- 19.2 ℃。无霜期158 天。年平均降水量为750mm ，降雨集中于夏季，约占全年降水的70% 。冬季多暴风雪天气，封冻期从11 月到次年3 月，冰层厚度0.8-1.5m ，平均活动积温2,250 ℃，日照时数2,570 小时。
       兴凯湖保护区在涵养水源、补充地下水、调解地表径流、削减洪峰、净化空气、调节气候、降解污染和维持水平衡方面都起着巨大的作用，兴凯湖流域内地下水总贮量为5 6 亿m3 。可利用量为4 亿m3。
       兴凯湖湿地从西向东分低山漫岗区、湖岗区、湖积平原沼泽区、大小兴凯湖水域区。植被随着地势的不同，有规律分布。漫岗上生长着森林植物群落，缓坡生长着蒿类植物群落，沼泽生长着五花草、小叶樟、沼柳、芦苇等群落。有森林生态系统；有草甸生态系统；有沼泽湿地生态系统，还有水生生态系统。

      保护区内有高等植物460多种，其中木本植物37种，藤本植物22 种，草本植物263种，苔藓植物1 种，药用植物138种，食用菌类9 种，蜜源植物61 种，浆果植物13种，水生浮游植物52 种。有森林、草甸、沼泽、水生植物等多种植物群落。
       兴凯湖的特有树种——兴凯湖松，为国家三级保护植物。分布在兴凯湖湖岗上。兴凯湖松是介于赤松与樟子松之间在兴凯湖地区长期演化的自然杂交种。产于黑龙江省东南部兴凯湖、密山、鸡西、鸡东、穆棱等地湖边砂丘及山顶石砾土上。

       有脊椎动物6 纲33目73 科284 种，其中国家一级保护动物4 种(丹顶鹤、东方白鹳、白尾海雕、金雕)。国家二级保护动物34 种。
       兴凯湖湿地有兽类6 目14 科39 种，其中优势种有：赤狐(Vulpes vulpes)、雪兔(Lepus timidus)、麝鼠(Ondatra zibethica)、狍(Capreolus capreolusH) 等。有鸟类16 目39 科183 种，这里有水鸟65 种，其中49 种在本区繁殖。国内有30 种鸭类，本区内就有18 种，而且有15 种在此繁殖, 其中绿头鸭(Anas platyrhynchos)、赤颈鸭(A.penelope)、绿翅鸭( A.crecca)、白眉鸭(A.querquedula) 为优势种，林栖鸟类有118种。留鸟中有雉环颈(Phasianus colchicus)、喜鹊(Pica pica) 、小嘴乌鸦( Corvus corone)、大山雀(Parus major) 为优势种。有鱼类6目12 科65 种。翘嘴红 、扁体 、兴凯湖青稍红、兴凯湖贝氏条为特有种，鲤、鲫为优势种。本区两栖类和爬行类较少，分别为2 目4 科6 种，2 目3 科7 种。两栖纲极北鲵、黑龙江林蛙为优势种，爬行纲动物中鳖类较多。
有鱼类6 目12 科65 种，以鲤科为主，其中翘嘴红鲅（大白鱼）为全国四大淡水珍贵鱼类之一。从区系组成上可分为5 种复合体，乌苏里白鲑(Coregonus ussuriensis)、江鳕(Lota tata) 2 种属北极淡水鱼类区系合体；黑斑狗鱼(Esox reicherti)等4 种为北方平原鱼类区系复合体；鲤(Cypinus carpio)、鲫(Carassius auratus gibelio) 等1 3 种为第三纪早期鱼类复合；翘嘴红 (Erythroculter ilishaeformis)、 (Hemiculter leucisculus)等2 3 种为江河平原鱼类区系复合体；黄 (Pelteobagrus fulvidraca)、乌鳢(Channa argusJ) 等6 种为热带平原鱼类区系复合体。这些鱼类包括本地所有种或亚种。
       保护区的核心区是貉和麝鼠的野生种源地，具有很高经济价值。保护区里的国家级保护动物一级有丹顶鹤、白鹤、白尾海雕，二级有白枕鹤、大天鹅、马鹿、麝、黑熊、雪兔等。
貉
又称“狗獾”，哺乳纲，食肉目，犬科。外形如狐，但身体较胖，尾较短，体长65-80 cm，尾长15-25 cm，体重约4-10公斤。尾毛蓬松，吻尖，耳短圆，两颊有长毛，体色棕灰，四肢及胸腹几乎为黑色，眼部有一片黑褐色斑纹。穴居河谷、山边和田野间。杂食性，如鱼、鼠、蛙、虾蟹、野果、杂草等。2-3月交配繁殖，妊娠期2个月，每胎5-7仔。为重要的毛皮兽，毛皮可制作皮衣、帽子等。
麝鼠
哺乳纲，啮齿目，仓鼠科。体长25-45 cm，尾侧扁，长20-28 cm。耳短，几乎被毛所覆盖。后肢有不发达的蹼，臼齿咀嚼面呈交替三角形。体背面锈褐色至暗褐色，腹面较淡。栖居水生植物较多的浅湖和河流地区。在泥岸上掘洞筑巢；洞长10米，巢高35 cm -100 cm，内分数小室。以水生植物为食，食物缺乏时也吃动物。每年繁殖2-3次，每胎6-7仔。原产北美洲，中国仅黑龙江、新疆有分布。为很好的毛皮兽，肉可食用。