El sitio, que tiene una superficie de 714,556.5 hectáreas se localiza en el Desierto sonorense, uno de los cuatro grandes desiertos de América del Norte, y es una gran área protegida relativamente inalterada que comprende dos tipos generales de paisajes muy distintos.

Hacia el este hay una zona volcánica inactiva de unas 200,000 hectáreas, compuesta por el escudo de El Pinacate, con extensos flujos de lava negra y roja. La formación volcánica cuenta con una amplia variedad de fenómenos volcánicos y formaciones geológicas, incluyendo un pequeño volcán de tipo escudo. La característica visualmente más llamativa es la concentración de un total de 10 cráteres conocidos como maar, formados por la explosión de vapor cuando el agua subterránea entra en contacto con la lava, entre los que destacan El Elegante, El Tecolote y el Cerro Colorado.

En el oeste, hacia el Delta del Río Colorado, y al sur, hacia el Golfo de California, se ubica el Gran Desierto de Altar, un vasto mar de dunas de arena que rodea el escudo volcánico y es considerado el sistema de dunas activas más grande en Norteamérica. Éstas pueden alcanzar los 200 metros de altura y se originan a partir de sedimentos del cercano Delta del Colorado y otros aportes locales. Además, hay varias sierras graníticas que emergen como islas en las planicies arenosas del desierto, oscilan entre los 300 y 650 metros sobre el nivel del mar y representan otra característica notable del paisaje pues albergan distintas comunidades de plantas y fauna silvestre.

Las dunas pueden alcanzar los 200 metros de altura y contener dunas lineales, estrelladas y abovedadas. Además de estas características predominantes, hay varios macizos de granito áridos emergentes como islas de las planicies desérticas de arena, que oscilan entre los 300 y 650 metros de altura. La combinación de todas estas características resulta en un paisaje desértico muy diverso y visualmente impresionante.

El mosaico de la gran diversidad de hábitats es el hogar de comunidades complejas y de una alta diversidad de especies a través de muchos grupos taxonómicos de flora y fauna. Más de 540 especies de plantas vasculares, 44 de mamíferos, más de 200 aves y más de 40 especies de reptiles habitan el desierto, aparentemente inhóspito. Dentro del Bien se encuentra la cueva de maternidad más grande conocida, donde se congregan alrededor de 170,000 a 300,000 hembras de murciélago magueyero (Leptonycteris curasoae yerbabuenae), especie migratoria que es un importante polinizador y dispersor de semillas. Entre las especies notables se incluye el berrendo sonorense (Antilocapra americana sonorensis), una subespecie endémica y en peligro de extinción, restringida a la porción suroeste de Arizona y noroeste de Sonora.

La Reserva está relativamente inalterada y tiene un alto nivel de integridad física debido a su entorno hostil para el ser humano: el entorno más seco de Norteamérica, con temperaturas de hasta 57 grados en verano y menos de 250 mm anuales de lluvia. Solamente es usado en peregrinaciones para conseguir sal del cráter El Pinacate por parte del pueblo indígena o’odham, también conocidos como pápagos, término que rechazaron y oficialmente dan su nombre en lengua indígena: tohono o’odham, que quiere decir “la gente del desierto”.