剑湖是云南重要的高原湿地之一，位于滇西北横断山脉中南段
剑湖，紧靠县城，地理位置介于东经99°55′～99°59.5′，北纬26°25′～26°31.5′。剑湖湿地自然保护区由剑湖、玉华水库与二者周围面山流域汇水区及面山森林组成，南北长12.3km,东西宽6.2km，湖面海拔2186m，是云南高原湿地中的典型湿地，也是滇西北高原最具代表性的湿地类型之一。
剑湖是在新构造运动上升和陷落过程中，在陷落地段汇集积水而形成的断陷湖，湖周为起伏不大的丘陵山地断陷盆地，阶地发育，盆地多湖相沉积，至今还有剑湖、西湖及多个塘池占据或残留。澜沧江主要支流漾濞江上游黑惠江穿湖而过，入水河叫金龙河，是剑湖的重要来水源，出湖后叫黑惠江。
除金龙河外，还有永丰河、狮河等数十条汇入水流，集水面积918 km2。剑湖平均水深2.7 m，最大水深6 m，总库容206000 m3，湖面海拔2186 m。由于剑湖上游及湖周围植被遭受破坏，造成水土流失，大量泥沙被冲入湖中，剑湖水面积逐年缩小，湖水变浅。剑湖水域面积从建国初期9.36 km2缩小到6.23 km2，水域面积净减少3.13 km2，减少了33.4%；蓄水量由4532万m3，降到1680万m3，净减2853万m3，减少了62.9%。
剑川地处横断山区，夏半年主要是副热带天气系统，随着西风南支急流北撤，印度低压强烈发展，全区为来自孟加拉湾的暖湿气流控制，水汽充沛，降水集中，高空为西太平洋副高与青藏高压之间形成辐合区，是夏半年横断山区中大雨的主要天气过程。
冬半年主要是西风带天气系统，低层为来自西方干燥地区的干暖气流左右地面，风速大，降雨少，日照充足，南支急流沿青藏高原南侧东进时，受地貌扰动作用，产生脊线或低槽，使西南气流北上加强，携来部分孟加拉湾海面水汽进入本区，南支槽的活动是冬春小规模降水的中小尺度天气过程。
这种环流形势构成了剑川县旱雨季分明的气候特点。剑湖生活着鱼类15种，分属3目4科14属，剔除外来种后，土著鱼类仅有8种，分属2目3科7属。其中，以鲤科种数最多，有4属5种；其次为鳅科2属2种；还有鳃鱼科1属1种。剑湖的鱼类区系则表现出类元较多而属种的辐射分化较少；与云南大的湖泊相比较，除了鲫鱼（Carassius auratus）、泥鳅（Misgurnus anguillicaudatus）和黄鳢等三种为广布种外，剑湖与其共有的属只有鲤和裂腹鱼等两个属；剑湖虽只有8种土著鱼类，但高原鳅为剑湖特有，后背鲈鲤、云南裂腹鱼、光唇裂腹鱼和杞麓鲤等4种为云南特有。
剑湖湿地保护区共记录到鸟类32科62属94种，约占云南省鸟类种数（810种）的11.6%。占全国鸟类总数约7.5%。在经过鉴定的94种鸟类中，留鸟有42种，占44.7%；夏候鸟有7种，占7.4%；冬候鸟或旅鸟有45种，占47.9%，说明剑湖湿地保护区留鸟与候鸟的种类相比，候鸟的种类略占优势，候鸟中鸭科水禽的种群数量占绝对优势。按鸟类生活型和栖息地类型分：湖区水面水禽鸟类有12种，占保护区鸟类区系组成的12.8%；湖滨湿地涉禽鸟类42种，占保护区鸟类区系组成的44.7%；森林鸟类40种，占区系组成的42.6%。