在地貌上自南向北可分為第一貝殼堤島及潮上沼澤濕地帶、第二貝殼堤島以及潮間灘塗和潮下濕地帶。
貝殼堤島全長76千米，貝殼總儲量達3.6億噸，為世界三大貝殼堤島之一，是一處國內獨有、世界罕見的貝殼灘脊海岸，是目前世界上保存最完整，且是唯一新老堤並存的貝殼堤島。同時它也是東北亞內陸和環西太平洋鳥類遷徙的中轉站和越冬、棲息、繁衍了地。
貝殼堤是由海生貝殼及其碎片和細砂、粉砂、泥炭、淤泥質黏土薄層組成的，與海岸大致平行或交角很小的堤狀地貌堆積體。它是形成於高潮線附近，為古海岸在地貌上的可靠標誌。它是粉砂淤泥質海岸帶，在波浪的作用下，將淘洗後的生物介殼衝向岸邊而形成的堆積體。波浪的衝刷，使海灘坡度增大，底質粗化，底部的貝殼類介殼被海水衝到岸邊，堆積在高潮線附近，經長期作用便形成貝殼堤。當海岸帶泥沙來源充分，海灘泥沙堆積作用旺盛時，貝殼堤便停止了發育。多次的衝淤變化便留下多條貝殼堤，它們可以作為古海岸線遷移的標誌。
貝殼灘脊海岸的形成需具備3個條件，即粉砂淤泥岸、相對海水侵蝕背景和豐富的貝殼物源。曆史上，黃河以“善淤、善決、善徙”著稱，黃河攜帶著大量細粒黃土物質，長時期、周而複始地在渤海灣西岸、南岸遷徙，在此塑造了世界上規模最大的淤泥質海岸。
當黃河改道，河口遷徙到別處時，隨著入海泥沙量的減少，海岸不再淤積增長，海水變得清澈，種類繁多的海洋軟體動物資源得以繁衍生息，為貝殼灘脊海岸的形成提供了充足的貝殼物源。
最重要的是由於海浪潮汐運動，以侵蝕為主，將貝殼搬移到海岸堆積，隨著貝殼的逐年加積，也就形成了獨特的貝殼灘脊海岸。一旦黃河改道回遷，貝殼堤即因海水較淡而渾濁的淤泥岸不利於貝殼生長而終止。
在貝殼堤外，泥沙淤積成陸，海岸線又向前伸，貝殼堤則遠離海岸，或被遺棄於陸上，或沒於地下。因此，由於黃河的來回遷徙，海岸線走走停停，淤泥與貝殼堤交互更替，在渤海灣西岸、南岸形成了多條平行於海岸線的貝殼堤。
古貝殼堤上沙層疏鬆，有利於雨水的蓄積。在古貝殼堤上挖一個坑，甘甜的水就會源源不斷地滲出來，而且水流也流不盡。這道貝殼堤不僅替漁村擋住了大潮，而且也是漁民的天然航標。在遙遠的海裏，漁民遠遠地看到這條綠堤，就如同看到了溫暖的家園。
貝殼堤島保護區內分布著兩列古貝殼堤。第一列在保護區南端，第二列在保護區北部，由40餘個貝殼島組成，屬裸露開敞型。
在目前世界上發現的三大古貝殼堤中，無棣貝殼堤不僅純度最高、規模最大，也是保存最完整且唯一新老堤並存的貝殼堤島。無論是深埋地下的，還是裸露於地表的，其貝殼質含量幾乎達到百分之百。
兩列貝殼堤島之間的濕地和向海的潮間濕地與潮下濕地組成了世界罕見的貝殼堤島與濕地係統。貝殼堤內外的濱海濕地生物多樣性豐富，它是東北亞內陸和環西太平洋鳥類遷徙的中轉站和越冬、棲息、繁衍之地。貝殼堤是研究黃河變遷、海岸線變化、貝殼堤島的形成等環境演變以及濕地類型的重要基地，在我國海洋地質、生物多樣性和濕地類型研究中占有極其重要的地位。
保護區內發現的野生珍稀動物種類較多，保護區是一個典型的“天然生物博物館”。保護區內有文蛤、四角蛤、扁玉螺等貝類和魚、蝦、蟹、海豹等海洋生物；有落葉鹽生灌叢、鹽生草甸、淺水沼澤濕地植被等各種植物，其中有酸棗、麻黃、黃芪、五加皮等特產中藥材多種。
濕地裏有豹貓、狐狸等野生動物，有東方鈴蛙、黑眉錦蛇等兩棲爬行動物，有包括國家一級保護動物大鴇、白頭鶴，國家二級保護動物大天鵝等在內的鳥類。
保護區內自然風光優美，有大口河、汪子島等40餘個貝殼堤島。“汪子島”是最大的一座貝殼島，也是濱州境內唯一能觀大海全貌的地方，有“海上仙境”之稱。
小知識大視野
汪子島又名望子島，這個名字的得來據說與秦始皇有關。
相傳，秦始皇派徐福東渡求取長生不老的仙藥，徐福招募了千名童男童女，沿古鬲津河經汪子島登官船起程。
由於當時的海運條件有限，徐福等遲遲不見歸來。眾童男童女的親人便聚在島上，天天翹首東望，盼望著孩子們早早歸來，於是，這個島就此得名望子島。曆經歲月的滌蕩，這座小島幾度興衰，成為漁民躲避海潮、寄存貨物的漁家海堡。由於該島四周水天相連，汪洋無邊，水窪成片，蘆葦連天，周圍的百姓就漸漸叫它汪子堡、汪子島了。