Hồ Uvs Nuur nằm trên độ cao 753m so với mực nước biển, bao phủ diện tích 3.350km2, trong đó phần phía Đông Bắc của hồ nằm trong lãnh thổ của Cộng hòa Tuva thuộc Liên bang Nga.
Hồ Uvs Nuur là trung tâm của lòng chảo Uvs Nuur, với diện tích của lòng chảo này là khoảng 700.000km2 và là một trong những cảnh quan thảo nguyên tự nhiên được bảo tồn khá tốt của đại lục Á-Âu.
Ngoài hồ Uvs Nuur, vùng lòng chảo này còn có một số hồ nhỏ khác, đáng chú ý là hồ Ureg Nuur, nằm ở cao độ 1.450m trên mực nước biển. Do các hồ này nằm về phía Bắc của các biển nội địa khác của khu vực Trung Á, nên chúng là các môi trường quan trọng cho các loài thủy cầm di cư.
Mặc dù khí hậu toàn khu vực khắc nghiệt nhưng trong khu vực của hồ này lại có một tiểu khí hậu thích hợp cho nhiều loài động và thực vật. Đây là nơi trú ngụ cho khoảng 173 loài chim và 41 loài động vật có vú, bao gồm các loài có mức độ đe dọa tuyệt chủng cao toàn cầu như báo tuyết, cừu aga hay dê rừng châu Á.