Хребет Заилийский Алатау расположен на севере Тянь-Шаня. В центральной части Заилийского Алатау находится самая высокая точка Талгарского горного узла - пик Талгар (4979 м).

Особенностью рек Талгар и Иссык на территории заповедника является то, что, несмотря на небольшую глубину (1 м), эти реки настолько бурные и стремительные, что иногда они стачивают близлежащие скалы и сносят огромные каменные валуны.

Истоки реки берут в ледниках, где в верховьях рек образуются озёра. Самое крупное озеро на территории Алматинского заповедника - Музколь (46 300 кв.м.), расположено в верховьях реки Иссык на высоте 3600 м н.у.м. В бассейне реки Иссык также находится озеро Акколь. Среди самых крупных ледников заповедника - ледник Шокальского (5 км) и ледник Корженевского (12 км). Также на территории заповедника Алматы находятся множество термальных источников, в основном в районе рек Талгар и Иссык.

Большая часть заповедника - это горно-лесные и степные ландшафты. По склонам гор разбросаны многочисленные леса, где растут береза, осина, яблоня. Здесь так же можно встретить высокогорные зелёные луга. В степных местностях в основном произрастает кустарник.

Животный мир включает 177 видов птиц. В Красную книгу Казахстана внесены 9 видов, среди них шахин и серпоклюв, встречающиеся только в заповеднике, а также беркут, бородач-ягнятник, кумай и др. Здесь обитают 39 видов млекопитающих – марал, косуля, кабан, волк и другие, из них в Красную книгу занесены 4 вида - снежный барс, тянь-шаньский бурый медведь, каменная куница, туркестанская рысь. Есть 5 видов пресмыкающихся - щитомордник, узорчатый полоз, алайский гологлаз и другие. Из земноводных 1 вид - жаба зеленая.

Природа Алматинского заповедника многообразна, но его основу составляют различные природные ландшафты, чья неповторимая красота привлекает множество туристов каждый год.