Située dans la province de Tuléar, à 85 km au sud de Tuléar, la réserve se trouve au sein d’ une région composée d’un plateau calcaire couvert de bush épineux, le plateau Mahafaly et du lac Tsimannampetsotsa localisé à la plaine cotière sableuse du Mahafaly.. Avec ses berges, l’escarpement et le plateau Mahafaly vers l’Est , Tsimanampetsotsa est l’un des plus beaux sites du Sud de Madagascar à visiter sans oublier d’emporter de l’eau avec soi car elle est extrêmement rare dans la région.
Il n’y a pratiquement pas de cours d’eau permanent, mais des lacs d’eau douce dans les avens du plateau. Ceux là donnent naissance à des sources d’eau douce qui par le contact avec les eaux du lac Tsimanampetsotsa deviennent saumâtres .

Faible pluviométrie annuelle (350 mm) et température moyenne annuelle de l’ordre de 24° C.

La végétation que l’on y rencontre est de type bush épineuse sub aride malgache.
Cependant la frange forestière comprise entre le lac et la falaise (plateau Mahafaly)est composée d’arbres d’une hauteur de 12m comme Cassia meridionalis, Cassia viguierella-Cesalpiniaceae , Ficus marmorata –Moraceae etc... les bords du lac sont couverts d’une végétation halophylle constituée par Cyperus sp. Cyperaceae, et Salicornia pachystachia –Chenopodiaceae. Un transect de 500m sur 2m de large réalisé entre la rive du lac et de la falaise du plateau Mahafaly a mis en évidence la présence de 36 espèces ligneuses. Comme sur l’ensemble du domaine du Sud, la diversité spécifique est faible, mais l’endémisme est très marqué comme les groupements de Pachypodium geayi et Adansonia fony qui font l’originalité de cette végétation. A noter également la présence localisée de Alluaudia montaniacii. Une forêt « galerie » avec quelques grands arbres borde la rive Sud – Est du lac .

La faune vertébrée de la réserve de Tsimanampetsotsa compte de nombreuses espèces à la distribution limitée au sud sub aride et quelques espèces endémiques à ce secteur précis.
L’ichtyofaune particulièrement pauvre dans ce secteur est cependant représentée par une espèce cavernicole , aveugle Typhleotris madagascariensis.qui est localisée dans les grottes du plateau calcaire entre Tsimanampetsotsa et Itampolo et recensée à un nombre réduit.
Les eaux du lac Tsimanampetsotsa de par leur composition chimique n’abrite aucune espèce de poisson. Parmi les reptiles, Pyxis arachnoides et Geochelone radiata y sont représentées. Ses eaux sont pauvres et peu fréquentées par les oiseaux d’eau même si quelques centaines de flamants y sont parfois rencontrées. Un petit oiseau de rivage, le Gravelot de Madagascar, niche sur ses berges
Onze espèces de mammifères ont été recensées, parmi lesquelles une espèce de carnivore ,Galidictis grandidiensis,connu comme étant specifique à la région de Tsimanampetsotsa, et 3 espèces de lémuriens dont le lemur catta représenté en grand nombre dans la région.