Заповедник расположен на северной окраине Прикаспийской низменности, в окрестностях всемирно известного оз. Баскунчак, в течение нескольких столетий снабжавшего солью Россию. Административно заповедник находится в Ахтубинском районе Астраханской области, близ границы с Казахстаном. Заповедник создан для охраны малонарушенных полупустынных сообществ и уникального - одного из крупнейших в России бессточного соленого озера Баскунчак. Охраняется также гора Большое Богдо (149,6 м н.у.м.), являющаяся одним из крайних южных вершин Урала. Участок "Зеленый сад" охраняет полукультурный оазис лесной растительности в полупустынях Прикаспия. Здесь проходит важный миграционный путь птиц с севера Сибири на зимовки. Территория заповедника богата редкими видами растений и животных, включая виды, нигде более в нашей стране не встречающиеся. В районе расположения заповедника широко развит карст, известно более 10 пещер. Одной из основных достопримечательностей Ахтубинского района является крупнейшее в России соленое озеро Баскунчак и самый высокий в Прикаспийской низменности элемент рельефа - гора Большое Богдо (абсолютная отметка +149,6 метра) с широко развитыми наземными и подземными формами карстового рельефа - балки, воронки, пещеры, гроты и т.п. В районе известно более 30 пещер, самая крупная из них достигает 1,5 км.