Эта физико-географическая страна занимает северные части Монголии до государственной границы с Россией. С юга она граничит с равнинами и плоскогорьями Южной Монголии и имеет немало общих с ними природных черт. Однако по многим признакам этот регион является зарубежной частью Алтайско-Саянской и Байкальской стран России. С центральноазиатскими регионами его сближают котловинное строение поверхности, недостаточное увлажнение, большие площади бессточных областей, обилие соленых озер и некоторые другие черты природы. Больше выражены они в южной части региона. На севере речная сеть, гораздо более густая, чем в соседних районах Центральной Азии, имеет сток в океаны: в Тихий океан — через Керулен и Онон бассейна Амура, в Северный Ледовитый океан — через Селенгу с притоками, впадающую в озеро Байкал. Некоторые озера также имеют сток, другие стали бессточными не так давно и не успели осолониться. Монгольский и Гобийский Алтай (зарубежная часть Алтайской горной страны), Хэнтэй, Хангай имеют много общего с горами Южной Сибири. В отличие от большинства других гор Центральной Азии, их склоны (особенно северные и западные) залесены, в Монгольском Алтае хорошо выражена высотная поясность, есть оледенение. В Северной Монголии продолжается Байкальская рифтовая зона (впадина озера Хубсугул). Тектоническая активность этой зоны также отличает регион от тектонически стабильных соседних территорий Центральной Азии.
В пределах Северной Монголии сочетаются высокие и средневысотные горные хребты на палеозойском складчатом основании и равнины в тектонических впадинах.
Самые крупные котловины находятся, во-первых, на западе — между Монгольским Алтаем и хребтом Хангай. Это котловина Больших озер — группа крупных и мелких, соленых и пресных озер, которые, по-видимому, остались от огромного водоема, занимавшего в плювиальные эпохи значительную часть впадины. Во-вторых, к северо-востоку от Хангая расположена котловина, занятая долинами Селенги и Орхона с многочисленными притоками, стекающими с гор. И, наконец, на востоке у подножия Большого Хингана на границе с Китаем лежит обширная впадина, дренируемая речной системой Керулена, впадающего в озеро Далайнор в центре котловины. В периоды высокого стояния воды оно имеет сток в бассейн Амура. В отличие от других районов Центральной Азии, где внутренние котловины бессточные, все три обширные впадины Северной Монголии так или иначе связаны с океанами.
Все реки региона замерзают на длительный срок — 5-6 месяцев. Так как зимой на равнинах снега очень мало и весеннее половодье отсутствует, обычен летний паводок, связанный с таянием снега в горах и дождями.
В Северной Монголии наиболее резко из всех регионов Центральной Азии выражены черты континентальности климата.
Амплитуды среднемесячных температур достигают 40-50°С, а разница между крайними значениями может быть и 90°С (—50°С зимой и 40°С летом). Лето жаркое, особенно на юге региона, зима морозная с устойчивыми сухими погодами. Осадков мало (в котловинах — менее 200 мм, на горных склонах — 300-500 мм), выпадают они летом. Это типичные черты резко континентального климата, что неудивительно: регион с котловинным рельефом лежит в центральной части материка.
Здесь наиболее ярко выражены все факторы, способствующие увеличению амплитуды температур, уменьшению количества осадков, в наибольшей степени проявляется барьерная роль гор в сочетании с удаленностью от океанов.
Сухие котловины занимают степи, которые к югу сменяются полупустынями и пустынями. В степях формируются черноземовидные и каштановые почвы под злаковой растительностью. Встречаются кустарники — терескен, карагана. Много засоленных земель, есть участки, лишенные почвенно-растительного покрова с песками, каменистыми россыпями, солончаками. Такой ландшафт монголы называют гоби («гобь» — по-монгольски «безводное место»). Гобийские ландшафты, широко распространенные в Южной Монголии и Северном Китае, проникают в котловины Северной Монголии из-за их сухости. Склоны Хэнтея поросли хвойными лесами из лиственницы, кедровой сосны с примесью мелколиственных пород. На Хангае распространена лесостепь, где лесные участки из сибирской лиственницы перемежаются со степными. Монгольский (кроме западных склонов) и Гобийский Алтай, подобно более южным горам, почти безлесны. Выше 2300-2500 м во всех горах расположен пояс субальпийских лугов, еще выше — горные тундры и в Монгольском Алтае — ледники.
Северная Монголия — единственный зарубежный регион Евразии, где в северной части встречается многолетняя мерзлота. Здесь она имеет островное распространение. Это реликт ледниковой эпохи, сохранившийся благодаря морозным зимам.
Регион богат полезными ископаемыми, происхождение которых связано со складчатыми структурами палеозойского и протерозойского возраста. Это железные, молибденовые, вольфрамовые, медные и другие руды, золото. В осадочном чехле впадин есть залежи каменного угля и фосфоритов. В континентальных мезозойских отложениях найдены уникальные остатки древних динозавров, вымерших на границе мезозоя и кайнозоя — целые кладбища ящеров, погибших по неизвестным причинам.
Основное занятие большей части населения региона — разведение овец, коз, верблюдов, в горах — яков. Вся жизнь монголов приспособлена к суровым природным условиям — недостатку воды, зимним холодам, сильным ветрам, пыльным бурям. Плотность населения невелика — менее 1 чел/км2. Природные комплексы, несмотря на их уязвимость, видоизменены не в сильной степени. Существенно пострадали от антропогенного воздействия горные леса. В Хэнтэе недалеко от Улан-Батора создан заповедник для охраны таежной флоры и фауны.