Территория Наурзумского заповедника состоит из трёх участков, располагающихся на расстоянии от 9 до 14 км друг от друга:

Наурзум включает системы пресных и соленых озёр с окружающими их заливными злаковыми лугами и галофитными сообществами, а также уникальный Наурзумский бор, который расположен на крупнобугристых и грядово-бугристых эоловых песках, степную речку Аккансай, различные типы степей (разнотравно-песчаноковыльные, кустарниково-разнотравно-красноковыльные, типчаково-ковыльные, комплексные), склоны восточного борта ложбины с колковыми березняками и осинниками и участки плато.

Сыпсын представляет мелколиственные колковые леса, сухие луга, разнотравно-песчаноковыльные, разнотравно-песчаноковыльно-красноковыльные степи, небольшие заболоченные озера и галофитные сообщества в пойме реки Наурзум-карасу.

Терсек включает одноименный колковый сосновый бор, склоновые варианты зональных типчаково-ковылковых степей, кустарниково-разнотравно-красноковыльные, типчаково-ковыльные степи и галофитные сообщества и их комплексы в долине реки Дана-Бике.

Общая площадь составляет 191 381 га в составе трёх участков — Наурзум (139 714 га), Терсек (12 947 га) и Сыпсын (38 720 га), объединённых и окруженных охранной зоной общей площадью 116 726,5 га. Заповедник расположен на территории Наурзумского и Аулиекольского районов Костанайской области, в 190 км к югу от Костаная.