九段沙湿地保护区是国家级湿地自然保护区。位于上海市境内，长江口外南北槽之间的拦门沙一带。由九段沙湿地自然保护区管理署管理。九段沙市级自然保护区成立于2000年，2005年晋升为国家级自然保护区。保护对象为河口型新生湿地生态系统。保护区东西长46.3千米，南北宽25.9千米，总面积约420.2平方千米，包括上沙、中沙、下沙、江亚南沙及附近浅水水域。保护区受海洋气候和大陆气候的影响，呈现冬夏长，春秋短，秋冬干寒，春夏湿热的气候特点。年均气温为15.7℃。年均降水量约1145毫米，多集中在夏季。平均每年有6～8次暴雨，多出现在6～9月，时有雷暴发生，年均达21.4次。全年日照时数1798小时，无霜期254天。风向呈季节性变化，夏季盛行偏南风，冬季盛行偏北风，春秋季为过渡季节，多年平均风速3.7～4.0米/秒，7～9月有台风，长江口区域多雾。

保护区湿地地处长江与东海的交汇处，西北、西南分别与横沙岛和浦东隔水相望。湿地主体九段沙属河口沙洲，由长江挟带的泥沙沉积而成，以潮沟、洼地、滩地为主要地貌类型，海拔高度2.5～3.5米。根据地势高低，可划分为高潮滩、中潮滩、低潮滩和水下浅滩。潮滩沉积物具有沉积分带现象，可分为细沙、粉砂质细砂、砂质粉砂、粉砂和粘土质粉砂等多种类型，沉积泥沙以细颗粒为主，自下而上由细变粗。 水文九段沙附近水体的溶解氧、氮、挥发酚、铅、铜等指数符合国家海水一级水质标准。上沙、中沙及下沙东部均有不同程度的磷酸盐污染，水域还受到锰、铁污染。水文情况受长江水流和潮汐、风暴潮控制，西部主要受到长江水影响，长江口附近的波浪以风浪为主，浪向频率与风向频率基本一致，季节性变化明显。东部主要受海水的影响，海潮属非正规半日浅海潮，平均潮差2.67米，最大潮差4.62米。年均水温（高桥站）17.3℃，8月最高平均28.9℃，极端最高33.1℃；2月最低5.6℃，极端最低2℃。长江多年均含沙量0.518千克/立方米，入海泥沙除了部分沉积于河口，其余则在波浪、潮流的作用下向口门外扩散、沉积。 土壤九段沙的土壤发育过程短，成土过程原始，主要包括滨海盐土和潮土2大类，5个亚类。①滨海盐土。包括潮滩盐土和沼泽潮滩盐土2个亚类。潮滩盐土分布于中、下沙的低潮滩，沼泽潮滩盐土分布于中潮滩。因成土过程中受海水的长期浸渍，具有以氯化物为主的盐渍层。②潮土。主要有潮滩潮土、沼泽潮滩潮土、灰潮土（见潮土）3个亚类。潮滩潮土分布于中、下沙的低潮滩，沼泽潮滩潮土主要分布于中潮滩，灰潮土主要分布于高潮滩。

九段沙是长江口地区唯一基本保持原生状态的河口湿地，因成陆时间短，植物资源具有种类和群落类型少、演替快速、自然状态良好、植被结构简单的特点。区内共有植物33种、动物500余种。 植物资源保护区内共有维管植物12种，包括芦苇、藨草、海三棱藨草、水花生等。植被面积约为32.39平方千米，并以每年2.1平方千米的速度增长。该区是中国特有种海三棱藨草群落在全国最大的分布区，其面积达25.91平方千米。 动物资源保护区内动物种类包括浮游动物、鱼类、鸟类、哺乳动物和底栖动物等。①浮游动物。共有104种，其中桡足类54种，枝角类34种，原生动物4种，轮虫4种，毛颚类3种，十足目4种，糠虾目1种，以火腿许水蚤、中华哲水蚤、虫肢歪水蚤、中华胸刺水蚤、真刺唇角水蚤、广布中剑水蚤、中华原镖水蚤和近邻剑水蚤等较为常见。②鱼类。共有18目48科128种，其中河口性鱼类、近海鱼类各占30%，淡水鱼类约占20%，沿岸性鱼类约占10%，过河口性产卵的洄游鱼类接近10%。国家级重点保护动物有中华鲟、白鲟、花鳗鲡、胭脂鱼、松江鲈等。③鸟类。共有14目36科170种，以鸻形目和雁形目为主。共中国家Ⅰ级重点保护动物有3种；国家Ⅱ级重点保护动物有14种。④哺乳动物。共有水生哺乳动物有14种，其中须鲸亚目3种，齿鲸亚目10种，食肉目的鳍足类1种，均为国家级保护动物。⑤底栖动物。共有130种，其中大型底栖动物数量与种类均以软体动物为主。