該保護(hù)區(qū)地理位置為:東經(jīng)126°35′~128°02′,北緯42°06′~43°51′??偯娣e約114.5萬(wàn)公頃。其中林地82.3萬(wàn)公頃,占總面積71.9%;水域5.7萬(wàn)公頃,占總面積的5.0%。三湖保護(hù)區(qū)地處長(zhǎng)白山余脈。四面環(huán)山,西面是吉林哈達(dá)嶺山脈,北面是老爺嶺山脈,東面是威虎嶺和黃泥嶺山脈,南面是老嶺山脈。地勢(shì)東南高西北低。地貌多為中(高)山?低(丘)山?崗(臺(tái))川類。其面積比例大致為七山二崗一川。境內(nèi)山巒起伏,綿延不斷,溝壑縱橫,異峰突兀。海拔800米以上的山峰有80余座,其最高為南樓山,海拔1404.8米,在樺甸市常山境內(nèi);最低為豐滿壩下,海拔約190米。該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)成多為玄武巖、石灰?guī)r、土壤類型為暗棕壤、白漿土、草甸土、棕色森林土、泥炭土等。
三湖保護(hù)區(qū)處于北溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)內(nèi)。四季分明,年、日較差大。春季干燥多風(fēng)?夏季溫?zé)岫嘤?秋季晴爽?冬季嚴(yán)寒?年平均氣溫在1.9℃~4.4℃之間?極端高溫36.6℃,極端低溫-45℃。年≥10℃積溫為1900℃~2800℃,并呈由南至北增加趨勢(shì)?年日照時(shí)數(shù)2350~2450小時(shí)?年降水量由南向北略有減少,為834~673毫米之間。無(wú)霜期大致為110~130天。一月平均氣溫約為-18℃,七月平均氣溫約為20℃左右。該區(qū)夏季盛行西南風(fēng),冬季盛行西北風(fēng)。
保護(hù)區(qū)由于受到三個(gè)湖泊及森林等因素影響,又具有湖泊氣候、谷地氣候和森林氣候的復(fù)合特征。