格尔木胡杨林位于格尔木市郭勒木德乡托拉海牧业社境内，在格尔木市以西50公里，托拉海河滩阶地及散生于该河西岸的沙丘及丘间地，该区介于北纬36°32′—36°40′，东经90°20′—90°26′之间，东西长6公里，南北宽7公里，海拔2730—2813米，保护区总面积4200公顷。

本地区属典型的高原大陆性气候，夏无酷暑，干燥少雨，蒸发强烈，根据已知气象资料和格尔木气象站，小灶火气象站的气象资料分析：托拉海地区平均年降水量57.5mm，年蒸发量在2150mm以上，7月份平均气温超过17℃，绝对最高气温超过35℃，1月份平均气温低于-13℃，绝对最低气温-30℃以下，年较差30℃以上，年生长期约150天。;;　托拉海河发源于昆仑山脉，纵贯托拉海地区，为季节性内流河，只有在每年6—9月份有河水流过，其余大部分时间河床干枯。