三河濕地自然保護區地處渭南市關中平原的東端，是黃河、渭河、洛河的交匯區。北起大荔縣華原鄉，南到老西臨公路，東以黃河為界，與山西、河南相臨，西沿渭河至華陰、潼關三縣。南北長約40公里，東西約寬15公里，總面積4.67萬公頃。
三河濕地境內地勢平坦寬闊，河漫灘地和一級階地被渭河和洛河切割為三大塊。沿黃河呈南北帶狀，沿渭河又呈東西帶狀。應受黃河泥沙影響，處灘高于內灘，常年積水，形成沼澤、草甸和鹽堿地帶。保護區有六條支流注入黃河和渭河，到了汛期，黃河水常倒流入渭河和洛河，成為這一地區濕地的主要成因。
保護區屬暖溫帶大陸性半干燥、半濕潤季風氣候，海拔在330米-335米之間，地勢較周圍偏低，受秦嶺和中條山所形成的潼關風口的影響，氣候具有明顯的地域特征，春季干燥升溫快，夏季炎熱日照長，秋季降溫多陰雨，冬季寒冷少雪雨。
獨特的地理位置和典型的自然地理環境為濕地動植物資源和生物多樣性提供了繁衍生息的場所。這里的森林植被為暖溫帶落葉、闊葉林。植被群落有蘆葦群落、鹽蓬群落、杯柳群落、草甸群落等。豐富的植物資源和植物群落的多樣性，以及大量水生小動物的存在，為水禽提供了棲息、覓食和繁殖的良好環境，形成了三河濕地獨特的生態環境。
據初步調查，區內有脊椎動物27目53科110屬140中，蝦、螺、蚌等家殼類動物20余種，蛇、蛙等爬行動物以藻類、小昆蟲及微生物等為食料，其本身又成為野生水禽的食物來源，形成濕地特有的生物鏈。