可可西里的四大謎團之一是可可西里到底是怎么形成的，可可西里位于青藏高原的腹地，青藏高原的形成主要是板塊碰撞造成隆起的結果。但距離可可西里最近的板塊碰撞帶也有2000千米遠，幾乎不可能對可可西里的形成起到作用。目前，專家認為可可西里可能是由大陸破裂和海底擴張形成的。但是，這個謎團仍需進一步的研究和探索。

可可西里擁有眾多湖泊，其中有一些湖泊的水域面積在不同時間段內會發生奇怪的變化，形成“血湖”，有專家認為，這些湖泊之所以呈現出紅色，可能是由于湖中的微生物、礦物質等成分的影響。此外，還有一些湖泊的水質會隨著季節的變化而發生變化，例如在寒冷的冬季時，湖水會變成乳白色。這些湖泊的存在給可可西里的自然環境增添了一份神秘和美麗。雖然科學家們已經對這片土地進行了多年的研究，但關于血湖的成因和現象仍存在許多未解之謎。

可可西里未解之謎非常多，其中被譽為“高原精靈”的藏羚羊也是其中一個，藏羚羊每年12月交配，翌年6月底至7月上旬產仔，妊娠期200天左右。每年進入5月，都會有來自西藏羌塘、新疆阿爾金山以及青海三江源、可可西里保護區內的數萬只藏羚羊前往海拔4800米的可可西里腹地卓乃湖產仔，8月母藏羚羊帶著年幼的小藏羚羊回遷，各自返回棲息地。迄今為止，藏羚羊的這種夏季產仔大遷徙是全球最為壯觀的三種有蹄類動物大遷徙之一。至于藏羚羊為何不遠千里前往可可西里腹地卓乃湖產仔，這種古老而原始的遷徙至今未有任何科學權威的解釋。

地下資源豐富似乎不算可可西里的秘密，專家早就發現可可西里油金礦區的地質構造非常適合油氣田的形成。在以往的科考中，人們還發現，有些地方地表有瀝青和原油滲出，都表明這里可能存在大油氣田。但目前科研力度有限，對大型油氣田的具體位置進行分析評價尚需時日。相比油氣田的懸念，可可西里盛產黃金的傳聞由來已久。早在1980年代，這里就出現過淘金熱，當時有十多萬人陸續進入可可西里的邊緣地區淘金。淘金、盜獵，在海拔5000米左右，氧氣含量只有平原50%的可可西里，一個個與寶藏和財富相關的傳奇反復上演。

可可西里盆地的這些“紅山脈”主要形成于距今7000多萬到3000萬年之間的白堊紀晚期到古近紀。山脈呈近東西走向，兩坡不對稱，南陡北緩，地層剖面裸露清楚，是青藏高原上一處壯觀的古地質遺跡。紅色地層南北出露寬度超過160公里，東西延伸長度近600公里，“紅色地層出露面積之大在國內罕見”，可可西里的“紅山脈”地質景觀不僅有望成為可可西里的一座大型“地質公園”，其中包含的豐富地質信息與青藏高原隆升過程密切相關，將為深入研究青藏高原演化提供重要支持。

各種可可西里靈異事件的始作俑者都是其詭異神秘的氣候變化，可可西里的氣候非常特殊，有時會出現奇怪的氣候變化，如突然變冷、突然下雪等。年最低氣溫達到了零下46.2攝氏度，年平均氣溫值大約在零下10攝氏度至4攝氏度，由于受高空強勁西風動量下傳的影響，成為整個 青藏高原和全國風速主值區之一，年均風速分布由東南、東北向腹地及西部逐漸增大，等值線基本呈“喇叭口型”；風速在8.0～3.5ｍ/ｓ之間。由于氣候特別嚴寒，人類無法長期居住，所以大部分地區至今是人跡罕至的無人區。

可可西里雖然被稱為千湖之地，但淡水資源稀缺，盡管河水流域幾乎遍及整個可可西里，并且大于一平方公里的湖泊，總面積達到3825平方公里，但大多都是不能直接飲用的咸水湖。可可西里地貌環境主要以邊緣作用冰川作用以及流水作用地貌為主，但是冰川分布有著非常強的局限性，一般只分布在周圍少數的高山上，并且雖然在域內有流水作用的地貌，但是這里水量有限，并且降水量季節變化很大，導致水流的侵蝕作用并不明顯。域內平均年降水量很少，僅有不到300毫米，并且降雨期主要集中在六至九月份，由于可可西里無人區的面積遼闊，所以很難找到為數不多的水源，沒有淡水，渴都會渴死在可可西里。

不少可可西里的神秘事件的原因都是它的神秘地質，這里有很多的濕地和凍土，保護區內的凍土面積占到保護區總面積的九成以上，這里藏匿著大量沼澤地與流沙地，因此闖入者很容易就會陷進。特別是夏天，當冰川和雪山開始消融，廣闊的可可西里大地被侵潤成一片沼澤，一腳踩上去，可能瞬間就會被松軟的細沙爛泥吞沒。而且不管是多么高級的越野車在可可西里這種沼澤地也不管用，一旦陷進去就很難出來了。可能上一秒還在享受著無人區飛馳的快感，下一秒車輛就動彈不得。

在很多人的印象可可西里有著寸草不生的假想畫面，事實上可可西里地區植物資源極為豐富，有高等植物約202種。在200多種植物中，青藏高原特有種和青藏高原至中亞高山、西喜馬拉雅和東帕米爾分布的種在區系成分中占主導地位，可以說可可西里是青藏高原上墊狀植物最發達的地區，甚至可組成優勢群落或群叢，形成大面積墊狀植被景觀。但可可西里雖然有著分布面積龐大的種子植物群落，但卻少有樹種。最為典型的就是可可西里東南區域的西藏那曲，歷史上那曲境內沒有一棵樹，政府曾拿出高額的懸賞令，稱不論誰能在那曲種活一棵樹就獎勵30萬，結果很多人種了無數次都沒能成功。后來在相關科研人員的努力下，那曲終于打破了沒有樹的歷史記錄。

許多可可西里神秘之處都源于其獨特的地理和氣候，海拔四五千米高原上的天空顏色比平原上藍得多，甚至藍中帶暗，藍中帶黑。即使天邊也是藍的而不是白色的，也正由于高原上大氣稀薄，散射光線弱，因此不能掩蓋天空中的其他光亮物體，例如高原上白天常常出現平原上見不到的日月并照的奇觀。在夜間，頭頂上繁星滿天，但都不眨眼，甚至還能看到一片彩色的遙遠星云。可可西里還有許多奇事，例如“太陽雨”。因為可可西里夏季中氣溫低而地面溫度卻不低，夏季午后大氣上下對流活動還比較發達。但是高原上空天氣系統移動又快，降水很快就過去了。降水時除頭頂外天空常常大部分是藍的，常常還有太陽。“東邊日出西邊雨”的現象比平原上要顯著得多。