自然保护区的土地资源是黄河近百年来携带大量泥沙填充渤海凹陷成陆的海相沉积平原，地势平坦宽广，东西比降1：10000左右，潜水位小于2m，矿化度10～20ml/L，土壤为隐域性潮土和盐土土类，降水量551.6mm，蒸发量1928.2mm，气候为暖温带季风型大陆性气候。

保护区是世界少有的河口湿地生态系统海岸线131km，黄河流经61km。黄河是我国第二大河，以含沙量高而著称于世，每年携带15亿t泥沙流向大海，在三角洲淤积了大面积新生陆地，平均每年新造陆地2000～3000ha（3～4万亩），每年以3km的速度向渤海湾推进。这里水源充足，植被丰富，又因处于黄河流入渤海的交汇处，水文条件独特，海淡水交汇，离子作用促进泥沙的絮凝沉降，形成了宽阔的泥滩（即湿地），土壤含氮量高，有机质含量丰富，浮游生物繁盛，极适宜鸟类居集。以此为基础，吸引了大量过境和栖息繁殖的鸟类，同时，也提供了大片植物生长的土地，这片湿地保护区，其主要价值正在于此。
 

　　植物资源

自然保护区内，植被覆盖率高达53.7%，形成了我国沿海最大的海滩植被。区内各类植物393种，其中有国家二级保护植物野大豆，天然柳林 675，天然苇荡3.3万，天然柽柳林8126。人工刺槐林5603，与自然保护区周边地区的人工刺槐林连接成一片，面积达11300。
 

　　动物资源

保护区是东北亚内陆和环西太平洋鸟类迁徙重要的“中转站”，越冬地和繁殖地。鸟类资源丰富，珍稀濒危鸟类众多。自然保护区内共有鸟类265种，其中属国家一级重点保护鸟类有：白鹳、中华秋沙鸭、白尾海雕、金雕、丹顶鹤白头鹤、大鸨7种，属国家二级重点保护的鸟类有海鸬鹚、大天鹅、灰鹤、白尾鹞等 33种。在《濒危野生动植物种国际贸易公约》中，属附录Ⅰ的种类有白鹳、丹顶鹤等7种，属附录Ⅱ的种类有花脸鸭、鹊鹞等26种，属于附录Ⅲ的种类有大白鹭、针尾鸭等7种。在《中澳保护候鸟及其栖息环境的协定》中，保护鸟类81种，自然保护区内有51种。在《中日保护候鸟及其栖息环境的协定》中，保护鸟类 227种，自然保护区内有152种。

自然保护区其他动物资源有：陆生脊椎动物35种，陆生无脊椎动物583种，水生动物641种，其中国家一级重点保护动物有：白鲟、达氏鲟2种，属国家二级重点保护动物有江豚、宽吻海豚、松江鲈鱼等7种。在《濒危野生动植物种国际贸易公约》中，属附录Ⅰ的动物有棱皮龟、江豚2种，属附录Ⅱ的种类有豹猫、小须鲸等4种，属于附录Ⅲ的种类有黄鼬1种。