黄河三角洲保护区总面积15.3万公顷，其中核心区5.94万公顷，缓冲区1.12万公顷，实验区8.24万公顷。分两部分：南部区域位于现行黄河入海口，面积10.45万公顷;北部区域位于1976年改道后的黄河故道入海口，面积4.85万公顷。是中国暖温带最年轻、最广阔、保存最完整的湿地生态系统。同时，黄河携带大量泥沙在这里沉积，使这里成为共和国最年轻的土地。

区内共有野生动物1626种。共有鸟类368种，其中，国家一级保护鸟类有丹顶鹤、东方白鹳等12种，国家二级保护鸟类有大天鹅、灰鹤等51种，东方白鹳、丹顶鹤、黑嘴鸥等3种珍稀濒危鸟类种群数量分别占全球的11.7%、15.2%和18.8%。每年迁徙经过的鸟类多达数百万只，被国内外专家誉为“鸟类的国际机场”。

区内植物资源丰富，拥有植物393种，其中野生种子植物277种。盐地碱蓬、柽柳和罗布麻在自然保护区内广泛分布，区内自然植被覆盖率达55.1%，是中国沿海最大的新生湿地自然植被区。

独特的生态环境、得天独厚的自然条件，造就了黄河三角洲自然保护区“奇、特、旷、野、新”的美学特征，近年来，黄河三角洲自然保护区越来越引起国内外湿地组织和专家的高度重视，在保护新生湿地生态系统和珍稀濒危鸟类等方面发挥了重要作用，先后被批准加入“中国人与生物圈保护区网络”、“东亚——澳洲涉禽保护区网络”、“东北亚鹤类保护区网络”，被国家列为湿地、水域生态系统16处具有国际意义的重要保护地点之一，被国家林业局确定为国家级示范自然保护区。先后被评为“国家生态文明教育基地”、“国家环保科普基地”、“山东省生态文明教育基地”、 “山东省五星级科普教育基地”、“中国最美六大沼泽湿地”和“中国最美湿地”， 2013年被国际重要湿地公约秘书处批准列入“国际重要湿地名录”，成为我省唯一的国际重要湿地。