乌伦古湖位于准噶尔盆地北缘、阿尔泰山以南。乌伦古河先注入东侧较小的吉力湖，湖水再经水道流入较大的布伦托海。两湖共同构成内流湖泊水系，四周环绕干燥草原与荒漠。河水从山地流来，在干旱地区维系着一片广阔水面。