南山口至昆仑山属坡降较大的昆仑山河谷区，海拔高度为3000～4770m。铁路溯格尔木河、昆仑河、小南川而上，其中南山口至昆仑桥为格尔木河宽谷阶地区，河床宽约100～200m；昆仑桥至望昆为昆仑河河谷阶地区,现代河床宽约20～200m；望昆至昆仑山口为高原丘陵及中高山区。本段属昆仑山以北干旱气候区，年平均气温-3.6℃，最高气温23.7℃，最低气温-26.7℃，年平均降水量250～300mm左右，相对湿度47%。本段3500m以下为山地荒漠生态系统，3500m以上逐渐过渡为山地草原生态系统，植被覆盖度为15％～25%，主要荒漠植被为膜果麻黄、驼绒黎、蒿叶猪毛菜、沙生针茅、紫花针茅等优势种组成的群落。
