据野外踏勘，史前时期居延海面积达2600km 2 。汉时称为 居延泽 ，面积726km 2 。

古居延海由东、西居延海和天鹅湖三部分组成，额济纳河，又称黑水、黑河，自甘肃省张掖（古称甘州）往北流，改称弱水，至上流青山头再分成两条支流；西为穆林河，注入西居延泽（嘎顺诺尔）；东为纳林河，注入东居延泽（索果诺尔），在丰水期时居延海合成一湖。与蒙古族土尔扈特部世代相伴。居延海总面积约720平方公里，飞鸟栖息，波光粼粼，“鸭浮绿波、碧水青天”。