Заповедник создан в 1996 г. для сохранения и изучения природных комплексов арктического побережья Гыданского полуострова и островов Карского моря. Через территорию заповедника проходит важнейший восточно-атлантический миграционный путь водных и околоводных птиц, летящих вдоль северных берегов Евразии. Расположен на крайнем северо-востоке Тазовского района Ямало-Ненецкого автономного округа. Его территория включает: п-ов Япай, северную часть п-ова Мамонта, крайний север Гыданского полуострова вдоль побережья Юрацкой губы, острова Олений, Шокальского, Песцовые, Проклятые, Ровный. Площадь заповедника составляет 878,2 тыс. га, из них на острова приходится 159,8 тыс. га. Площадь охранной зоны — 150 тыс. га, из них 60 тыс. га — акватория шириной 1 км вдоль береговых границ заповедника и 90 тыс. га — полоса шириной 5 км вдоль южной материковой границы заповедника.

Рельеф
Крайний север Гыданского полуострова и прилегающие острова представляют собой равнину с мягким увалистым рельефом. Абсолютная высота увалов обычно не превышает 50-60 м, максимальная (161 м) находится в пределах Гыданской гряды, в бассейне р. Поеловаяхи. В юго-западной части полуострова Явай находится северная оконечность Юрибейской гряды высотой до 90 м. На равнине выделяются следующие высотные уровни: плоско-волнистая абразионно-аккумулятивная терраса высотой 50-60 м (на отдельных участках - до 80 м), плоские заболоченные, с обилием озер лагунно-лайдовые (аллювиально-морские) террасы высотой 10-45 м, а также надпойменные террасы; плоские заболоченные, с обилием озер лайды и поймы. Острова Карского моря также представляют собой аккумулятивные равнины небольшой высоты. Максимальная высота плоского острова Шокальского - 10,1 м; практически вся его территория - это морская терраса высотой 4-7 м. Максимальная высота о-ва Оленьего - 13,1 м; в его центральной части находится множество холмов и гряд, разделенных крупными озерами сложных очертаний. Они окаймляются полосой плоских равнин с многочисленными мелкими озерами и хасыреями - спущенными озерными котловинами.

Гидрология
На территории заповедника при малом количестве тепла и избыточном увлажнении на обширных равнинах с водоупором из мерзлых пород образуется сравнительно густая сеть рек и озер. На некоторых участках (лайды, долины рек) озера занимают до 40% площади. Питание рек почти исключительно снеговое. Пик половодья приходится на июнь, в особенно холодные годы - на июль. Величина подъема уровня воды обычно составляет 2-5 м, на некоторых реках достигает 7-9 м. Продолжительность половодья обычно не более месяца, максимальный расход воды проходит за 1,5-2,5 недели. Летом в большей части рек воды мало. Ледостав происходит в конце сентября - начале октября. Минимальный уровень воды наблюдается зимой (зимняя межень), когда многие мелкие реки вымерзают до дна и свободная вода остается только в термокарстовых ямах. Тундровые реки очень извилисты. Характерны широкие прирусловые отмели, часто занимающие в межень более половины ширины реки. Диаметр большинства озер не превышает 150-200 м. Берега низкие (до 0,3 м), в основном - зарастающие, дно у берегов вязкое. Преобладающая часть озер мелководна (до 3 м) и промерзает зимой до дна. Некоторые озера имеют глубину 25-36 м. Многие озера соединены между собой извилистыми речками и имеют сток.

Значительную часть прибрежных вод района заповедника составляют Гыданский залив и Юрацкая губа, общая площадь которых - 14,7 тыс. кв. км. Характерной их особенностью является сильная опресненность и высокая ледовитость. Заливы, окружающие заповедные берега, мелководны, с хорошо выраженными приливами и отливами.

Почвы
Типы почв: тундровые глеевые, тундровые болотные.

На большей части территории заповедника преобладают маломощные (до 0,4 м) почвы. Северную часть полуострова Явай, островов Олений и Шокальского занимают участки с тундрово-перегнойно-глеевыми и болотно-торфяно-глеевыми низинными почвами. На участках полигонального рельефа встречаются тундрово-болотно-низинные, а также торфяно- и торфянисто-глеевые почвы.

Климат
Территория заповедника находится в Атлантической области Арктического климатического пояса. В холодный период года состояние погоды определяется влиянием азиатского барического максимума (антициклона), летом - гораздо слабее выраженной областью высокого давления, формирующейся над Баренцевым морем, а также - арктическим фронтом, вдоль которого часто проходят западные и северо-западные циклоны, приносящие осадки и ветер. Годовая продолжительность солнечного сияния достигает 1000-1200 часов. Самые теплые месяцы года - июль и август (средние температуры от 5 град. С на побережье Карского моря до 10,2 на юге Енисейского залива, в отдельные летние дни температура может повышаться до 20 градусов и более), самый холодный - январь, иногда февраль (средние температуры от -24 до -28 град. С). Абсолютный температурный минимум - -63 град. С, максимум - +25 град. С. Среднегодовые температуры воздуха колеблются от -10 до -12 град. С. В холодное время года, с ноября по март, суровость погоды определяется в большей степени скоростью ветра, чем температурой. Зимой преобладают ветры южных румбов; на побережье Карского моря нередки пурги со скоростью ветра до 30 м/сек и более. Летом чаще дуют северные и северо-восточные ветры. Продолжительность безморозного периода колеблется от 55 до 70 дней. Продолжительность периода со среднесуточной температурой выше +15 град. С - менее 10 дней (на юге заповедника); на севере такого периода нет вообще. Территория заповедника относится к области избыточного увлажнения, но не за счет большого количества осадков, а из-за общего слабого испарения. Годовое количество осадков около 300 мм, из которых 50-55% выпадает в теплое время года. Зимой в среднем отмечается 15-18 дней с осадками, летом - 12-15. Самые влажные месяцы - август и сентябрь. Снежный покров держится около 240 дней (в некоторые годы - до 270 дней). Он устанавливается между 1 и 10 октября, разрушается обычно в середине или конце июня. Средняя максимальная высота снежного покрова 35-60 см.