卡拉麦里位于新疆准噶尔盆地东缘，是阻止古尔班通古特沙漠东扩的重要生态屏障，是连接天山和阿尔泰山的重要生态廊道。该区域包含了荒漠生态系统的主要类型，为全球温带荒漠生态系统的典型代表；特有、珍稀、濒危动物物种数占准噶尔盆地温带荒漠戈壁生态地理区珍稀濒危动物物种数的54.29%，是我国低海拔荒漠有蹄类物种集中分布区；此外，也是世界第二大硅化木群和大规模的雅丹地貌等自然遗迹分布地。拟规划面积约1.49万平方公里，整合新疆卡拉麦里山有蹄类野生动物自然保护区、新疆奇台硅化木—恐龙国家地质公园等3个自然保护地。主要保护温带干旱区荒漠生态系统，蒙古野驴、鹅喉羚、盘羊等干旱荒漠有蹄类野生动物及其栖息地，硅化木、恐龙化石、雅丹地貌等自然遗迹。