沙坡头位于宁夏中卫县城之西20千米，腾格里沙漠的东南边缘，黄河北岸，海拔1 200～1 500米，面积120平方千米。土壤属灰钙土，兼有流沙。起风时数年平均900小时，年平均风速2.9米/秒，最大风速34米/秒，最大风力11级。植被主要有沙生植被、湿生植被和人工植被三大类型。1983年6月5日，宁夏回族自治区人民政府第二十三次常务会议批准建立沙坡头自然保护区。
50年代初，这里是一片风沙的世界，发育着形态齐全的各类沙漠地貌。莽莽黄沙不断由西北向东南侵袭，直到汹涌东去的黄河岸边，形成一道高百余米，宽两千余米的游动沙堤，直接威胁着农田和包兰铁路。经过多年的人工种草、造林等综合措施治理，筑起了一道绿色长城，不仅控制了腾格里沙漠流沙侵袭，保证了包兰铁路的畅通，也改善了生态环境。如今的沙坡头已是林草茂密、果树成行之地。穿越沙区40多千米的铁路两侧，被层层绿树护卫着；2.13平方千米林间沙地上已形成厚厚的结皮，长起了苔藓层，标志着沙漠已逆转为土壤；被流沙掩埋的29平方千米农田已改造成硕果累累的田园，新开发的13平方千米沙漠地已得到综合利用。
沙坡头是一个沙漠生态类型的自然综合体，也是闻名中外的治沙典型和科研教学基地。联合国粮农组织、人与生物圈组织以及美国、加拿大、法国、日本、印度和北非一些国家的专家、学者相继到沙坡头参观访问，国内农林学院的师生也将沙坡头作为考察和实习的基地。奇特的沙区景观和沙区边缘的古长城、峰火台等历史遗迹，也是游人必到之处。
在沙堤中段，有一形似簸箕口的坡陡势险的区域。夏秋季节，游人顺堤滑下，可发出各种奇妙的声响，这就是有名的“人间难得几回闻”的沙坡鸣钟，属世界少见的自然奇异现象。人们从沙堤顶端下滑，可清晰地听到“沙坡鸣钟”的歌声。初听好似古刹山寺的钟声，由远及近，悠扬洪亮；继而声响发生异变，颇有白居易《琵琶行》中“银瓶乍破水浆迸，铁骑突出刀枪鸣”的感觉；最后如高空飞机的轰鸣。
附近的沙坡头村有50多户人家，人均土地0.067公顷，仅够吃粮，致富则靠旅游资源开发。1985年以来，在旅游部门帮助下，沙坡头人先后开发了沙坡头滑沙、乘羊皮筏子漂流黄河、腾格里沙漠探险等项目。
附近待建的沙坡头水利枢纽工程属黄河上游规划的第14个梯级水利枢纽工程，具有灌溉、发电综合效益。装机容量12.48万千瓦，年发电量6.7亿千瓦时。建成后将变卫宁灌区无坝引水为有坝引水，灌溉面积947平方千米，其中改善灌溉面积720平方千米，新增灌溉面积227平方千米。