湖的西半部分广阔而水浅，宽度约27公里至74公里，但水深不超过11米。由伊犂河从高山冰原流入淡水（盐度只有1.48‰），由于淡水供应量充足，令西半部分有足够淡水补给，成为淡水湖泊，但湖底还有一个咸水层。湖中盛产伊犁弓鱼、巴尔喀什弓鱼（即银色弓鱼）等。湖边大片苇丛中，有成群的鸥、野鸭、鸬鹚、天鹅等。周围陆地上有野猪、狼、狐狸等。
湖的东半部分水色较西部分混浊，宽度约10公里至20公里，水深约25米，盐度（10.4‰）较高。可是，东半部分只有几条小河即卡拉塔尔河、哈萨克阿克苏河、列普瑟河、阿亚古兹河（这里是哈萨克汗阿布赉见满人的地方，仅洪水季节才有淡水流入巴尔喀什湖）等将河水注入，大蒸发量加上少淡水补充，令湖东半部分的盐分渐渐提高。再加上湖中部的湖峡妨碍两边的咸淡湖水交流，故形成独有的咸淡分湖的情况。
