Территория заповедника состоит из трех участков: Наурзумского, Терсекского и Сыпсынского. Флора заповедника включает 687 видов высших растений. Фауна включает 342 вида позвоночных животных: 44 вида зверей, 282 вида птиц, по 3 вида рептилий и амфибий и 10 видов рыб. В фауне птиц 155 гнездящихся видов, больше чем в любом из заповедников Казахстана, кроме Маркакольского. 127 видов являются пролетными, бродячими или зимующими. Редкие птицы представлены 40 видами: 35 включены в Красную книгу Казахстана, 17 - в Международную (МСОП). Фауна водно-болотных птиц включает 110 видов. В заповеднике имеется 12 крупных озер площадью от 300 до 22 тыс. га.