内蒙古哈腾套海晋升国家级自然保护区于1995年建立，2005年7月晋升为国家级自然保护区。
内蒙古哈腾套海自然保护区位于内蒙古自治区巴彦淖尔市磴口县西北部的乌兰布和沙漠东北缘,距磴口县城60余公里。地理坐标为东经106°09′～106°50′，北纬40°30′～40°57′之间。西以阿拉善左旗、乌拉特后旗、磴口县三旗县交会点。
哈腾套海国家级自然保护区境内地形地貌复杂，地貌可分为山地、沙漠、平原、河流四个类型。
其中，北及偏北是高耸巍峨的狼山山脉，为土石山区，面积145．3万亩，占全县总面积的23.2%；西部是广袤的乌兰布和大沙漠，地表为沙丘和沙生植物覆盖，南面是奔腾咆哮的古老黄河，整个地形除山区外呈现东南高、西北低，东南逐步向西北倾斜，从东南总干渠引水闸到西北乌兰布和沙区，坡降23米。境内海拔最高2046米，最低1030米。
哈腾套海国家级自然保护区深处内陆，属中温带大陆性季风气候，其特征是冬寒漫长，春秋短暂，夏季炎热，降水量少，气候干燥，风沙多，光照充足，热量丰富，温差大，无霜期短。年平均气温为7.6℃，年均日照时数为3209.5小时，植物生长期的5—9月份光含有效辐射40.19千卡/平方厘米，植物生长期积温约为3100℃，是中国光能资源丰富的地区之一；生长期昼夜温差14.5℃，4—9月份日温差14—22℃。历年平均降水量142.7毫米，平均蒸发量为2381毫米，干燥度4.08；年平均无霜期136一144天，年平均风速3米/秒，常年风向西南。这种特殊的气候条件，是由于复杂的地形地貌和地理条件形成的。
哈腾套海国家级自然保护区位于黄河干流上，有上世纪60年代初兴建的黄河三盛公水利枢纽工程。优越的地理条件，使保护区在河套灌区的引黄灌溉史上，占有相当重要的位置。在磴口县境内，黄河流经境内52公里。灌水干渠(乌沈干渠)33公里，灌域49万亩。灌水分干渠2条：东风渠长45．6公里，灌域23．7万亩；大滩渠长19．3公里，灌域10．8万亩。有排水干沟2条：—排干流径长16．7公里，二排干流径长28．5公里。有排水分干沟3条：红卫分干沟长16.9公里，渡口分干沟长重4.7公里(扬水和自排各半)，公地分干沟长12.8公里(扬水)。年引水量约6亿立方米，地面水径流量233.81万立方米
哈腾套海国家级自然保护区由山地、沙漠、平原湿地三种地貌类型组成，山地总面积面积约为65700公顷，沙漠总面积为29910公顷，平原湿地27990公顷（湿地3600），保护区内核心区面积为51610公顷，缓冲区面积为32180公顷，实验区面积为39810公顷。
哈腾套海国家级自然保护区主要保护对象是荒漠植被生态系统和珍稀濒危野生动植物及其生存环境。属荒漠生态类型自然保护区。
哈腾套海国家级自然保护区内有国家重点保护野生植物有6种，濒危保护植物总面积15500公顷。其中国家二级濒危保护植物沙冬青、绵刺、肉苁蓉，面积约10200公顷，盖度在30%以上的面积为10000公顷；国家三级濒危保护植物有梭梭、蒙古扁桃、胡杨，面积5300公顷，盖度在30%以上的面积为4500公顷。树种有乔木22种，分属于8科10属。灌木29种，分属于14科20属，其中沙生灌木25种。上述树种中有用材林树种16种，防护林树种8种，固沙林树种10种。主要有红柳、河柳、胡杨、梭梭、柠条、沙冬青、山榆、蒙古扁桃、沙篙、白刺等。
全县共有野生植物350种。被列为自治区一级珍稀濒危保护植物有梭梭、胡杨、肉苁蓉、沙冬青。被列为自治区二级珍稀濒危保护植物有甘草、文冠果。野生经济植物主要有甘草、肉苁蓉、锁阳、发菜及蒙古扁桃。
其中饲用植物有：沙打旺、梭梭、花棒、沙棘等； 药用植物有：甘草、锁阳、肉苁蓉、沙棘；
食用酿造用植物有：沙棘、沙枣、白刺；
油用植物有：沙棘、文冠果、沙枣；
芳香植物有：沙棘、沙枣、艾。
染料植物有：沙棘；
观赏植物有：沙冬青。
此外还有国家重点保护植物沙芦草。
哈腾套海国家级自然保护区动物资源很丰富，有陆野生动物96种，其中兽类有6目11科27种，鸟类有14目28科62种，两栖爬行类7种。有国家重点保护野生动物22种，其中国家一级保护动物有黑鹳、北山羊、大鸨等6种，二级保护动物有天鹅、岩羊、鹰类等16种。
哈腾套海国家级自然保护区管理局，下设4个管理站、5个管护点和2个监察站。现有工作人员16名，制定了规章制度和管护措施，积极开展各项工作。另外、制定了总体规划，积极的争取国家和地方投资，强化基础设施建设，保护好自然资源。
哈腾套海国家级自然保护区地理位置特殊，动植物物种多样，生态系统脆弱，是开展科研、定位监测、普及推广科学技术，提高环境保护意识的良好场所，是天然的教学“大课堂”、“科研实验场”。尤其对研究荒漠生态系统演变规律、荒漠动植物生存和生长规律具有重要意义。
