海北站位于N37°37',E101°19',地处祁连山东段北支冷龙岭南麓,大通河河谷的西北部。冷龙岭与大坂山耸立于站的南北两侧,山地平均海拔4000米,冷龙岭主峰岗什卡海拔5254.5m,常年积雪,并发育着现代冰川。站区以山间滩地和丘陵低山为主,滩地海拔3200m。
受高原大陆性气候及祁连山的影响,海北站无明显四季之分,仅有冷暖二季之别。暖季凉爽而湿润,冷季漫长而寒冷,年平均气温-1.7℃,极端最高气温27.6℃,极端最低气温-37.1℃。年内无绝对无霜期,相对无霜期仅20天左右。年降水量在426-860mm之间,多年平均降水量为590.1mm,降水集中于5-9月,占全年降水总量的80%,年际和季节降水分布不均。全年日照时间平均为2462.7小时,年总辐射量为5.8556x105焦耳/厘米2。
植被类型为青藏高原典型的地带性植被-金露梅(Potentilla fruticosa)为建群种的高寒灌丛草甸和以嵩草属(Kobresia)植物为建群种的高寒嵩草草甸,前者主要分布在山地阴坡、山麓以及河谷低地,后者主要分布在山地阳坡和滩地。群落结构简单、种类组成较少,植物生长期短、生物生产力较低。
土壤类型为草毡寒冻雏形土和暗沃寒冻雏形土,土层深度60cm左右,母质为黄土,其下为洪冲积物。