三河湿地自然保护区地处渭南市关中平原的东端，是黄河、渭河、洛河的交汇区。北起大荔县华原乡，南到老西临公路，东以黄河为界，与山西、河南相临，西沿渭河至华阴、潼关三县。南北长约40公里，东西约宽15公里，总面积4.67万公顷。

三河湿地境内地势平坦宽阔，河漫滩地和一级阶地被渭河和洛河切割为三大块。沿黄河呈南北带状，沿渭河又呈东西带状。应受黄河泥沙影响，处滩高于内滩，常年积水，形成沼泽、草甸和盐碱地带。保护区有六条支流注入黄河和渭河，到了汛期，黄河水常倒流入渭河和洛河，成为这一地区湿地的主要成因。保护区属暖温带大陆性半干燥、半湿润季风气候，海拔在330米-335米之间，地势较周围偏低，受秦岭和中条山所形成的潼关风口的影响，气候具有明显的地域特征，春季干燥升温快，夏季炎热日照长，秋季降温多阴雨，冬季寒冷少雪雨。