位于额济纳旗达来呼布镇北40公里处。居延海是由发源于祁连山的黑河水注入形成的天然湖泊，分为东西两个湖泊，水域约300平方公里。

居延是匈奴语，《水经注》中将其意为弱水流沙，在汉代时曾称其为居延泽，魏晋时称之为西海，唐代起称之为居延海。在今内蒙古自治区阿拉善盟额济纳旗北部，形状狭长弯曲，有如新月，额济纳河汇入湖中，是居延海最主要的补给水源，湖面因额济纳河的改道而时有移动，逐渐淤堵。自元代以后分为亦集乃、哈班哈巴儿、塔剌失三个海子（湖泊）。清代以来分为东部的索果诺尔（蒙古语，意思是母鹿湖）和西部的嘎顺诺尔（蒙古语，意思是苦湖），两湖之间相距约35公里，但因主要补给水源额济纳河注入湖中水量的减少，居延海已干枯无水。

历史上的居延海水量充足，湖畔是美丽的草原，有着肥沃的土地，丰美的水草，是我国最早的农垦区之一，早在汉代就开始了这里的农垦历史，还是穿越巴丹吉林沙漠和大戈壁通往漠北的重要通道，也是兵家必争必守之地，《史记.匈奴列传》中记载：“（汉）使强弩都尉路博德筑城居延泽上。”后又在这里设郡立县，南北朝时期柔然占领这里，隋唐时这里属于突厥，宋代时这里在西夏国的统治之下，是当时 西夏政治、经济、文化中心之一。

在这片漫漫黄沙中的绿洲之中，碧水之畔，有过许多传说，也曾在这里发生过许多故事。相传，西汉的骠骑将军霍云病、“飞将军”李广，进攻匈奴时曾在居延泽饮马，卫青、霍去病出征匈奴，争夺的目标之一就是居延地区。居延地区之所以是战略要地，就是因为丰富的水源，那里是海。如果能将匈奴赶出那里，强悍的游牧民族也就被迫要北迁到下一处水草地生活，就能解除对汉朝的威胁了。

据说，在元朝时，意大利人马可波罗也曾到过居延海。而唐代大诗人王维更是曾于湖畔驻足，并写下了著名的《塞上作》一诗：“居延城外猎天骄，白草连天野火烧，暮云空碛时驱马，秋日平原好射雕。”