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 altiplanica o meseta altoandina. En los sectores de altas cumbres ubicadas en la Reserva que se alzan por sobre los 5.000 m.s.n.m, se encuentra la variedad clima de hielo por efecto de altura, que presenta permanentemente masas de hielo y nieve, las que tienden a aumentar o disminuir levemente, de acuerdo a 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. Destaca también el Rio Guallatire, así como las lagunas de Paquisa.