A védett területet a Kis-Balaton területe, a mintegy nyolcvan kilométer hosszú tó északi partja, és a tótól északra nagyjából húsz-huszonöt kilométeres sávban található Balaton-felvidék, a Déli-Bakony és a Tapolcai-medence alkotja. Az északi part híres vulkáni tanúhegyei négy-ötmillió évvel ezelőtt működött vulkánok maradványai. A területet előtte a Pannon-tenger fedte, később az Ős-Duna járt erre, ezért a vulkáni kőzet alatt üledékes kőzetek találhatók. A terület geomorfológiája rendkívül változatos, kisebb-nagyobb medencék, bazalt- és mészkőhegyek alkotják. A majd hatszáz négyzetkilométer felületű tó ennél jóval fiatalabb, alig több mint húszezer éves. Legnagyobb szélességét a Fűzfői-öbölnél éri el, ahol tizenöt kilométer széles, míg a Tihanyi-félsziget nyugati oldalától az átlagszélesség négy és hét kilométer között változik. A tófenéken több forrás működik, és a több ezer négyzetkilométeres vízgyűjtőből is több mint százharminc kisebb-nagyobb, gyakran csak időszakos vízfolyás táplálja a tavat. A tó jelentősebb vízutánpótlását mindössze a Zala-folyó és a csapadék képezi, ezért szárazabb időszakban a vízszint igen alacsony lehet. A Balaton egyetlen kifolyása a Sió, amelyen először a 3. század végén a római Galerius császár építtetett zsilipet. A tó és környékének igen gazdag növény- és állatvilágát egyrészt a rendkívül tagolt, sokszínű környezet, másrészt a mediterrán, a balkáni, és a pannon élővilág ezen a terđcleten összeérő tartományainak keveredése eredményezi.