Шығыс Қазақстанның табиғатының ерекшелігі – оның аумағындағы табиғи жағдайлардың алуан түрлілігі, ландшафттардың ерекше бай жиынтығы, флора мен фаунаның сан алуандығы. Мысалы, облыста ландшафттардың 50 түрі, құстардың 400 түрі, сүтқоректілердің 116 түрі, бауырымен жорғалаушылардың 27 түрі, қосмекенділердің 5 түрі, жәндіктердің 15 000-нан астам түрі, жоғары сатыдағы өсімдіктердің 3500 түрі өседі. Жер бедері мен ландшафтың барлық түрлері, өсімдіктер мен жануарлар әлемінің алуан түрі жер қыртысындағы геологиялық процестердің ұзақ жүруінің, геологиялық дәуірлердің әртүрлі климаттық жағдайларында ландшафт қалыптасуының, олардағы флора мен фаунаның эволюциясының салдары болды.
Облыстың климаттық картасында рельефке, биіктікке, жыл мезгіліне байланысты температура мен ылғалдылық көрсеткіштерінің күрт айырмашылығына назар аударылады. Осылайша, Зайсан алабындағы жазғы және қысқы температура арасындағы айырмашылық 1000-ға жетуі мүмкін, бұл континенттің ешбір жерінде байқалмайтын құбылыс.
Шығыс Қазақстан облысының аумағында Алтай-Саян тау жүйесінің батыс шеткі ең биік нүктесі Мұзтау (Белуха) тауы (4506 м) орналасқан. Тау етегінің ландшафттық белдеулері Зайсан ойпатының шекарасындағы жартылай шөлдерден биік таулы тундраға және мәңгі қар бедерлі мұздықтарға дейінгі биіктік белдеулер бірін-бірі алмастырады. Ландшафттардың саны континенттің кез келген жеріне қарағанда көбірек және тропик пен субтропиктен басқа ландшафттардың барлық түрлерін қамтиды. Залдағы осы аймақтардың әрқайсысы оның өзіне тән ерекшеліктерін көрсететін диорамаға арналған.
Табиғи ресурстарды, атап айтқанда, жануарлар дүниесін ондаған жылдар бойы пайдалану көбінесе кәсіптік фаунаның кедейленуіне, ал кейбір жағдайларда ауланатын жануарлардың толық жойылуына әкелді. «Ауланатын жануарларды акклиматизациялау» витринасында облыстың аңшылық алқаптарына бейімделген сүтқоректілер мен құстардың түрлері ұсынылған. 1950 жылдары Шығыс Қазақстанда ондатр климатқа бейімделсе, 1960-70 жылдары американ күзеніні, Баргузин бұлғыныны, телеут тиіні, кейінірек Жетісу қырғауылы бейімделді. Бұл жұмыстардың көпшілігі сәтті болды, бұл облыстың аңшылық және балық аулау қорын жануарлардың жаңа түрлерімен байытуға мүмкіндік берді.
Өңірде өсімдіктер мен жануарлар дүниесін зерттеуге, оны сақтау шараларын әзірлеуге көп көңіл бөлінеді. Атап айтқанда, Алтай ботаникалық бағында (Риддер) Шығыс Қазақстан облысының флорасын түгендеу, сирек кездесетін және жойылып бара жатқан өсімдік түрлерінің таралу және өсу жағдайларын зерттеу, оларды қорғау шараларын әзірлеу, өсімдіктердің тәжірибелік телімдерінде табиғи мекендеу орындарын одан әрі енгізу мақсатында бақша өсіру жұмыстары жүргізілуде. Витрина мен подиумда берілген материал ботаникалық бақ қызметкерлерінің қызметімен және оның жұмысының кейбір нәтижелерімен таныстырады.
Шығыс Қазақстан облысында ерекше қорғалатын табиғи аумақтардың схемасы құрылды және бір мемлекеттік ұлттық табиғи парк (Катонқарағай), екі мемлекеттік табиғи қорық (Марқакөл және Батыс Алтай) жұмыс істейді. Сондай-ақ оның құрамына республикалық маңызы бар сегіз мемлекеттік табиғи қорық (Құлужұң және Тарбағатай зоологиялық; ботаникалық – Төменгі Тұрғысын, «Қаратал құмы», «Әлет», «Үржар», «Солдат саңылауы»), бір ботаникалық-геологиялық (Рахманов қайнары), бір облыстық геологиялық-минералогиялық қорық (Асубұлақ) жатады. 2003 жылы «Семей орманы» мемлекеттік орман резерваты құрылды. Республикалық маңызы бар бір мемлекеттік табиғат ескерткіші (Синегор шыршасы) және облыстық маңыздылыққа ие бес (геологиялық-палеонтологиялық «Ашутас», «Қиын-Керіш», «Алаулы адырлар», «Тархан геологиялық учаскесі», геологиялық-петрологиялық «Көгілдір шығанақ») ескерткіш бар. Риддер қаласындағы ботаникалық бақ, сондай-ақ ерекше мемлекеттік және ғылыми маңызы бар он су қоймасы да ерекше қорғалатын аумақ мәртебесіне ие. Барлығы ШҚО ерекше қорғалатын табиғи аумақтары 1,7 мл га аумақты алып жатыр, бұл облыс аумағының 6% құрайды.
Табиғат бөлімінің ғылыми қызметкерлері жаңа ерекше қорғалатын табиғи аумақтардың жобаларын әзірлеуге: табиғи ұлттық саябақтар, қорықшалар мен табиғи қорықтар; облыстағы ерекше қорғалатын табиғи аумақтардың схемасын әзірлеу; Марқакөл және Батыс Алтай қорықтарының, Катонқарағай ұлттық табиғи паркінің ғылыми бағдарламалары бойынша жұмыстар; халықаралық ұйымдар мен қорлардың (WWF, NABY, UNDP, GEF және т.б) жобаларына қатысады. 2002 жылы музей Сиэтлде (АҚШ) өткен халықаралық қар барысын қорғау ұйымының саммитіне қатысты. Музей қызметкерлері жануарлардың эволюциялық морфологиясы және экологиясы институтының (Мәскеу) және Нидерландтық Пржевальский жылқысын қорғау қорының Шығыс Қазақстанның Зайсан ауданындағы ресей-нидерланд экспедицияларының тұрақты қатысушысы болды.
