Территория заповедника представляет собой исторически сформировавшийся водно-болотный комплекс, характеризующийся относительно устойчивым гидрологическим режимом, уникальной гидрофлорой и гидрофауной.
Одним из главных мест заповедника является дельта реки Тентек, площадью 295 км2, она приурочена к южному побережью озера Сасыкколь и образовано полноводной рекой Тентек. А также есть река Емель, которая берет свое начало на склонах хребта Тарбагатай за пределами нашей страны. Для заповедника немаловажную роль играют 4 крупные озера – Сасыкколь, Кошкарколь, Алаколь, Жаланашколь, которые являются реликтовыми водоемами, занимающими пониженные части древней озерной котловины тектонического происхождения. Специфической особенностью Алакольских озер является наличие мощного подземного питания за счет грунтовых и артезианских вод.
