南山口至昆仑山属坡降较大的昆仑山河谷区,海拔高度为3000～4770m。铁路溯格尔木河、昆仑河、小南川而上,其中南山口至昆仑桥为格尔木河宽谷阶地区,河床宽约100～200m;昆仑桥至望昆为昆仑河河谷阶地区,现代河床宽约20～200m;望昆至昆仑山口为高原丘陵及中高山区。本段属昆仑山以北干旱气候区,年平均气温-3.6℃,最高气温23.7℃,最低气温-26.7℃,年平均降水量250～300mm左右,相对湿度47%。本段3500m以下为山地荒漠生态系统,3500m以上逐渐过渡为山地草原生态系统,植被覆盖度为15％～25%,主要荒漠植被为膜果麻黄、驼绒黎、蒿叶猪毛菜、沙生针茅、紫花针茅等优势种组成的群落。