张掖国家湿地公园规划区处于黑河中游祁连山洪积扇前缘和黑河古河道及泛滥平原的潜水溢出地带，是由河流、草本沼泽、湿草甸等天然湿地，以及人工湖、池塘、沟渠等人工湿地为主体构成的复合湿地生态系统，湿地类型多样，原生态特征突出。有文字记载，张掖城北郊自古即有“甘州城北水云乡”之称，自城区至北郊湖泊遍布，百泉喷涌，形成了3万多亩伴城而生的湿地系统。

张掖国家湿地公园南高北低，自然落差20米（1467—1445），除了黑河河道及径流新河补充水源外，地下水渗出是其主要水源，北郊湿地内有天然泉眼12202个、渠道3条、人工引水排阴沟17条，湿地植物密布，形成一片“水乡泽国”的胜景。规划区湿地植被丰富，挺水植物、浮水植物、沉水植物、湿生植物、盐生植物与陆生乔灌林木、草原植被、荒漠植被镶嵌分布，形成的西部绿洲生态系统在我国西北干旱区具有典型性，世界范围内也具有独特性，具有特殊的保护价值。