La Reserva de la Biosfera Mapimí está ubicada en la parte sur del Bolsón de Mapimí, constituye un área representativa del desierto chihuahuense y de la subprovincia geográfica de Mapimí.

Está sometida a dos regímenes climáticos dominantes: un régimen de vientos del oeste ligado a altas presiones subtropicales durante el periodo seco, de octubre a mayo y un régimen de aire tropical ligado a los vientos alisios provenientes del Golfo de México, durante el periodo cálido y húmedo.

El clima corresponde al tipo BWhw(e), muy árido, semicálido, con lluvias de verano y de amplitud térmica extremosa. Las precipitaciones suelen ser en forma de violentos chubascos de corta duración.

La precipitación tiene un promedio anual de 264.2 mm con una máxima de 513 y una mínima de 81 mm con un promedio anual de 40 días de lluvia. La temperatura anual es de 20.8°C con una mínima promedio en el invierno de 3.9°C y una máxima promedio en el verano de 37.41°C  

Bolsón de Mapimí se caracteriza por ser una región de drenaje cerrado compuesta por pequeñas subcuencas. La altitud promedio de la región es de 1,150 m.s.n.m. y se manifiesta como una llanura prácticamente plana. En las planicies de la RBM sobresalen algunos cerros, lomas y cuestas que se encuentran asentados sobre rocas de diferente edad geológica y composición. En la zona norte se encuentran formaciones de dunas fijas o semifijas por la vegetación. 

La altitud máxima es de 1,480 m en el Cerro San Ignacio y la altitud media del piso de la cuenca de la reserva es de 1,150 m. Es una región de amplias llanuras y pequeñas serranías. Los suelos se caracterizan por la carencia de materia orgánica, fósforo y calcio y por tener altas concentraciones salinas y sódicas, especialmente en las bajadas inferiores y la zona de playa.

La vegetación de la reserva corresponde a matorrales xerófilos, micrófilos y chaparrales de distintas composiciones a manera de mosaicos con vegetación halófita en las partes más bajas (planicies). Se reconocen aproximadamente 403 especies de plantas entre las que destacan las familias de las asteráceas, gramíneas, cactáceas y leguminosas. 

En la reserva se han identificado 71 familias, con 242 géneros y 403 especies, de las cuales 31 son endémicas al Desierto Chihuahuense. Se reconocen para la zona las siguientes unidades de vegetación: matorral desértico rosetófilo, vegetación halófita, vegetación de desiertos arenosos, pastizal natural, matorral desértico micrófilo, matorral subinerme y matorral espinoso.

Se reconocen alrededor de 270 especies de vertebrados: 5 anfibios, 36 reptiles, 28 mamíferos y aproximadamente 200 aves. 75 especies se encuentran protegidas y enlistadas en la NOM-059-SEMARNAT-2010, entre ellas la tortuga del Bolsón (Gopherus flavomarginatus), endémica del Bolsón de Mapimí, catalogada como especie en peligro de extinción y que ha sido protegida desde 1978 por medio de un programa de conservación y recuperación implantado en la reserva.