Esta área se encuentra regida por un clima de estepa de altura, el que se desarrolla a partir de los 4.000 m.s.n.m, cubriendo toda el área altiplánica o meseta altoandina. En los sectores de altas cumbres de la Reserva, que se alzan por sobre los 5.000 m.s.n.m, presenta masas de hielo y nieve, las que tienden a aumentar o disminuir levemente, dependiendo de la estación del año.
El sistema hídrico existente en la Reserva, corresponde al Río Lauca, cuyas nacientes se encuentran en el bofedal de Parinacota, hacia donde drenan recursos del sistema lacustre Cotacotani, al interior del parque. Destacan también el Río Guallatire y las lagunas de Paquisa.