大柴旦盐湖没有常年性地表河流注入，其湖水主要依靠大气降水、湖滨地下水和泉水补给。湖区干寒多风，年平均气温>1.1℃，1月平均气温-14℃，7月平均气温14℃；年降水量80.2mm，一般集中在每年的5-9月，年蒸发量2031.8mm，蒸发量是降水量的25倍，刮西风或西北风的时候比较多，平均风速3m/s。

大柴旦湖是盐类沉积和盐湖卤水并存的盐湖，盐湖面积240km2，湖面海拔3148m。其中，湖表卤水面积36km2,丰水期可达到90km2,水深0.2-0.7m。盐类沉积分为上下两层，上层分布在盐湖中部，面积130km2,层厚为3-10m；下层面积30km2,层厚为3-5m。 大柴旦盐湖资源包括固体盐类资源和卤水资源。

　　固体盐类资源由4种碳酸盐矿物、10种硫酸盐矿物、11种硼酸盐矿物和3种氯化物矿物组成，主要有硼酸盐、芒硝和石盐，尤其是硼酸盐类矿物种类比较多，是我国著名的硼酸盐盐湖沉积区。