Зона «Чатыр-Кель» включает в себя сильно приподнятую межгорную котловину с одноименным озером, простирающуюся с юго-запада на северо-восток на 70 км от перевала Туз-Бель до водораздела реки Кек-Айгыр, и западную часть Аксайской долины. Зона расположена на автотрассе г. Нарын — с. Торугарт в 130—140 км от Нарына. Дорога огибает озеро с запада и юга и уходит в Ак-Сайскую долину.
Горные хребты, обрамляющие котловину, достигают на северо-западе наибольшей отметки — 4756 м (на хребте Ат-Баши) и на юго-востоке — 5108 м (на хребте Торугарт). С запада моренная гряда отделяет котловину от реки Арпа, а с востока — возвышенность с беспорядочно разбросанными холмами — от долины реки Ак-Сай. Склоны исполинских хребтов сложены желтовато-серыми мраморизованными известняками и поэтому кажутся беловатыми с удивительно красивыми формами выветривания. Здесь встречается много гротов и пещер. В зоне морен и ледников преобладают горные тундры, чередующиеся с участками альпийских лугов. Наибольшая площадь оледенения (около 3 км) находится в верховьях реки Кек-Айгыр на южном склоне хребта Ат-Баши. С этого склона бегут многочисленные говорливые речки, ущелья которых обрамлены грозными скалами, осыпями и оползнями. В нижней части долин рек, стекающих в озеро, хорошо выражены уступы речных террас. В верховьях ручьев много моренно-ледниковых озер площадью от 100 до 300 кв. м.
Климат Чатыр-Кельской впадины достаточно суровый с длинной зимой и прохладным летом. В плоских и мягко холмистых сыртах, окружающих озеро, растет карагана, полынь, осока черноцветковая, кобрезия и подушечные формы растительности. Часть побережья занята призывно зеленеющими альпийскими лугами, усыпанными серебристы-ми эдельвейсами. На сыртах залегает мощный слой вечной мерзлоты глубиной до 100 м.
В двух километрах южнее центральной части озера Чатыр-Кель у склонов хребта Торугарт раскинулось озеро Малый Чатыр-Кель, которое соединяется с основным озером извилистой протокой. Интересно отметить, что уровень этого небольшого озера выше поверхности Чатыр-Келя почти на полметра. В засушливые годы оно подпитывается водой через протоку из Чатыр-Келя. В зоне протоки и Малого озера много просадок термокарстового характера, образо ванных выходами углекислых минеральных вод типа «нарзан» с удивительно красивыми: оттенками воды. Термокарстовые воронки и блюдца от 50 до 400 м в диаметре расположены также на юго-восточной части прибрежной полосы.
Прибрежная полоса и акватория озера является охотничьим заказником, где охота на водоплавающих птиц запрещена. Рыбы в озере нет, хотя в ручьях и реке Кек-Айгыр водятся голый осман и маринка.
Западная часть долины Ак-Сай находится на высоте от 3000 до 3800 м над уровнем моря. Она ограничена высокими горными хребтами Ат-Баши (4786 м), Джаны-Джер (4737 м), Кек-Кыя (4726 м) и Как-Шаал со средней высотой в пределах долины 4556 м. Для долины свойственны высокогорные степные ландшафты с полынно-типчаковой растительностью. Обширная плоская котловина — сырт, покрыта волнами пологих холмов с сохранившимся кое-где мореипым рельефом из валунно-галечниковых отложений.
На высоте от 3800 до 4200 м распространена каменистая тундра, над которой нависают снежники и ледники. По климатическим характеристикам долина близка к арктическому режиму. Здесь властвует вечная мерзлота. В течение года преобладает холодный период. В этой высокогорной долине, расположенной на широте Средиземного моря, находится «полюс холода» республики. Абсолютный минимум температуры достигает почти 54 градусов ниже нуля. Подобные температуры не наблюдались даже на острове Новая Земля в Арктике.
По долине протекает одноименная река с многочисленными притоками, которая протянулась на 198 километров с запада на восток. Она прорезает пограничный хребет Как-Шаал и выносит воды в Китай. Долины реки и ее притоков кое-где заросли тополево-ивовыми лесами и покрыты кустарником. В средней части урочища Беш-Белчир на южных склонах хребта Ат-Баши недалеко от автодороги в лесной зоне имеются выходы минеральных источников.
Этот высокогорный суровый район был заселен еще первобытным человеком. Об этом свидетельствует памятник эпохи неолита (6—4 тыс. лет до н. э.), найденный недалеко от дороги села Чатыр-Таш — озеро Чатыр-Кель.