第四纪早期造成静水沉积的环境，说明为温暖湿润的淡水湖泊。更新世－全新世以来气候转为干旱。
生态.1958年（特大丰水年）航片显示，西居延海面积约为267平方公里，东居延海面积约35平方公里。由于黑河上中游人口的增加，阿拉善高原曾掀起几次大规模的开荒浪潮，因黑河上游过度开荒造田，截留蓄水灌溉，20世纪后期居延海曾几度干涸，1961年西居延海干涸，1992年东居延海干涸，造成胡杨林、沙枣林、红柳林、芦苇、芨芨草等优质牧草大面积死亡，生态环境急剧恶化，成为沙尘暴的发源地之一。