地形、地貌精河县南高北低,自南向北呈扇状坡面,南部为山区,中部、北部为平原,艾比湖在最北,总面积9795.91平方千米。
南部山区由婆罗科努山和它的支脉组成,这些支脉从西南部、南部到东南部主要有喀拉套山、科古尔琴山、腾格尔达坂山、夏尔尕孜尔山、黑山等。
中部是山前冲积洪积倾斜平原,地形由南向北倾斜,平坦开阔,多为戈壁沙漠,其次为耕地。主要农业区处于东起托托、西至五台的天山北麓冲积洪积扇组成的山前倾斜平原上,而且主要集中在扇形下部扇缘地带,一般海拔230~440千米。
北部为冲积湖积平原,地形平坦开阔,大部分地区水位偏高,多为盐碱沼泽地带,芦苇草木丛生,靠近扇缘地带为耕地和可耕地。艾比湖在扇形下缘最北,湖面海拔189米,仅次于吐鲁番盆地的艾丁湖,是新疆第二低洼处,湖面面积522平方千米。
河流、湖泊、精河河流均发源于南部山区,北流汇入艾比湖或没于戈壁,主要有精河、大河沿子河、阿恰勒河、托托河等。主要湖泊有艾比湖。
精河唐代称“石漆河”,元代称“晶河”,清代称“晶河”或“精河”,清光绪以来通称“精河”。精河是县境最长、水量最大的河流,发源于天山支脉婆罗科努山北坡冰川,由冬都精河、乌图精河和沃门精河汇成,由南向北流经精河镇、茫丁乡等地,流入艾比湖。全长114千米,流域面积2150平方千米。
大河沿子河清乾隆年间称“大河”,河东岸有村落名“大河沿”,又称“大河沿子”,后改称大河为“大河沿子河”。发源于科古尔琴山北麓的萨尔巴斯套。上游称呼苏木奇河,由西向东贯穿呼苏木奇谷地,沿途纳入自科古尔琴山而下的阿合峡特、托逊乌苏、苏铁克诸水,出山口后转向北流,进入中下游,称大河沿子河。大河沿子河流经大河沿子镇、阿合其农场,到新塔拉附近汇入博尔塔拉河。全长107千米,流域面积1 820平方千米,因河床渗漏及灌溉用水增加,常造成下游季节性断流。
阿恰勒河发源于科古尔琴山南坡(尼勒克县境内),东流至登努斯口,接纳自东南流入的尼勒克河(精河、尼勒克两县界河)后进入精河县境,沿北偏东流向,出山口后没于山前洪积冲积扇。全长55千米,流域面积460平方千米。自山口修有防渗渠道,引水灌溉八十三团场及托里乡部分农田。“阿恰勒”系蒙古语交叉之意,因其上游有两河汇合故名。
托托河发源于婆罗科努山北坡,上游称阿拉铁格河,向东北流出山口后称托托河,流至托托附近渐没于戈壁,全长60千米。有引水渠,自出山口处引水灌溉九十一团场和托托乡农田。托托河因流经托托得名。
艾比湖是精河县境内唯一大湖,也是新疆第二大咸水湖。位于县境北部、阿拉山口东南,地理坐标东经82°35′~83°10′,北纬44°45′~45°06′。湖身呈椭圆状,平均深度2~3米,最深处7米,湖面海拔189米,是自治州最低点。博尔塔拉河、精河、奎屯河分别自西、南、东三面注入艾比湖,成为湖水主要来源。此外,还有艾比湖盆地内的大量地下径流和泉水源源泄入。
近年来,奎屯河水已被截流,博尔塔拉河和精河流入湖的水量也在减少。1950年,艾比湖长约60千米,宽约27千米,面积1 200平方千米;20世纪60年代,湖水面积缩小至1 070平方千米;1983年,水域面积仅存522平方千米,转趋稳定。湖水矿化度70~100克/升,是典型内陆盐湖。湖区有盐、芒硝、硫酸镁、硼、溴、碘等矿藏,是博尔塔拉蒙古自治州重要的食盐、芒硝产地。阳光充足,年日照率61%~64%,夏季平均日照时数在10小时以上,蒸发量远大于降水量。艾比湖沿岸生长着茂密的芦苇,是建筑业和工业的重要原材料。丰富的水源和丛生的芦苇,给野生动物提供良好的栖身环境,常见的有野鸭、黄鸭、天鹅、鹤、麝鼠等。河流入口处,生息着鲫、草、鲤等鱼类。干涸的湖底形成疏松的盐土层,大风过处飞沙扬尘。据1985年两湖(艾比湖、赛里木湖)调查组调查,艾比湖裸露的湖底已有约12厘米厚的疏松盐土被风吹走,降落在农田、草原上,对农作物和牧草造成危害。
艾比湖,蒙古语称为艾比淖尔,“艾比”为“向阳”之意,“淖尔”意为“湖泊”,“艾比淖尔”即向阳之湖。历史上它还有“布勒哈齐池”“盐海子”“喀喇塔拉额西柯淖尔”等名称。
气候精河县位于中纬度地带,既受温带天气系统的影响,又受北冰洋冷气团的控制,南亚副热带气流也能翻山越岭影响当地,加之地处亚欧大陆腹地,距海遥远,地势低下,闭塞性大,处在阿拉尔山雨影区,下垫面多为戈壁沙漠。因此,精河县具有日照充足、冬夏冷热悬殊、干燥少雨、多大风等特点,属典型大陆性气候。