中國三大內陸盆地之一，屬封閉性的巨大山間斷陷盆地。位於青海省西北部。四周被昆侖山脈、祁連山脈與阿爾金山脈所環抱，面積約25萬平方公裡。“柴達木”為蒙古語，意為“鹽澤”。
地質地貌與水文 盆地基底為前寒武紀結晶變質巖系。盆地形成可上溯至華力西運動，普遍沉降發生在早侏羅紀之後。第三紀漸新世以來大面積強烈斷陷，盆地內形成巨厚的山麓相與河湖相沉積，絕大部分地面為晚新生代沉積所覆覆蓋。地勢由西北向東南微傾，海拔自3000米漸降至2600米左右。地貌呈同心環狀分佈，自邊緣至中心，洪積礫石扇形地(戈壁)、沖積－洪積粉砂質平原、湖積－沖積粉砂粘土質平原、湖積淤泥鹽土平原有規律地依次遞變。地勢低窪處鹽湖與沼澤廣佈。盆地西北部戈壁帶內緣，比高百米以下的壟崗丘陵成群成束。盆地東南沉降劇烈，沖積與湖積平原廣闊，主要湖泊如南、北霍魯遜湖和達佈遜湖等都分佈於此。柴達木河、素林郭勒河與格爾木河等下遊沿岸及湖泊周圍分佈有大片沼澤。盆地東北部因有一系列變質巖系低山斷塊隆起，在盆地與祁連山脈間形成次一級小型山間盆地，自西而東有花海子，大、小柴旦，德令哈與烏蘭等盆地，這小滂地中的河流分別註入其低窪中心的湖泊中。河流大部為間歇性，總計100條河流中常流河僅10餘條，主要分佈於盆地東部，西部水網極為稀疏。盆地內湖泊水質多已咸化，共有大小鹽湖20餘個。
氣候 柴達木盆地屬高原大陸性氣候，以幹旱為主要特點。年降水量自東南部的200毫米遞減到西北部的15毫米，年均相對濕度為30～40％，最小可低於5％。盆地年均溫均在5℃以下，氣溫變化劇烈，絕對年溫差可達60℃以上，日溫差也常在30℃左右，夏季夜間可降至0℃以下。風力強盛，年8級以上大風日數可達25～75天，西部甚至可出現40米／秒的強風，風力蝕積強烈。
景觀 柴達木盆地自然景觀為幹旱荒漠，主要土類為鹽化荒漠土和石膏荒漠土。後者主要分佈於盆地西部，草甸土、沼澤土一般均有鹽漬化現象。植被稀疏，種類單純，總共不足200種，以具有高度抗旱能力的灌木、半灌木和草本為主，鹽生植物較多。植被結構簡單，約有6/10的群叢系由一個或幾個種組成。在山麓洪積扇和沖積－洪積平原上以勃氏麻黃、梭梭和紅砂灌木所組成的荒漠植被群落為主；在鹽性沼澤及鹽湖、河流沿岸，莎草科密生形成草丘，其中占優勢的有深紫針藺、絲藨草與黑苔草等鹽生植被；鹽湖與沼澤外圍以蘆葦與賴草為主。
柴達木盆地西部的風蝕丘陵
柴達木盆地動物區系具有蒙新區向青藏區過渡的特征。野生動物主要有野駱駝、野驢、野犛牛、黃羊、青羊、旱獺、狼、馬熊、獐、狐、獾等。由於墾殖和捕獵，目前野生動物大為減少，有的瀕於絕跡。
人文概況 柴達木盆地素有“聚寶盆”之稱。已探明礦點200餘處，計50餘種，其中鹽、石油、鉛鋅和硼砂儲量尤豐，食鹽總儲量達600億噸左右。芒硝、鉀鹽、硼酸鹽具有工業開采價值，如察爾汗鉀鹽廠已成為中國重要化工原料基地。盆地內儲油構造廣佈，西部有重要油氣聚集帶。錫鐵山鉛鋅礦是中國目前已知最大鉛鋅礦。盆地現有耕地約4.66萬餘公頃，集中於東部和東南部綠洲地帶，以產糧食、油料為主，單產較高，如1978年香日德農場在試驗田上曾創春小麥畝產1013千克世界最高紀錄。
交通事業已初具規模，青藏鐵路已通車至格爾木市，公路初步成網。出現瞭格爾木市、冷湖鎮、大柴旦鎮和茫崖鎮等一批新興城鎮。