Озеро має форму півмісяця, приблизно посередині його розділяє витягнутий півострів Сариєсік, через що дві частини озера пов’язані між собою вузькою протокою. Західна частина Балхаша відносно мілка і майже повністю прісноводна, східна частина глибша, і вода в ній – солона.
Озеро розділене вузьким півостровом на дві частини з різними хімічними характеристиками води – у західній частині вона практично прісна, а в східній – солонувата. У західній частині озера, куди впадає річка Ілі, вода прісна, а в східній частині солоність становить 5,2‰.
Західна його частина прісна тому, що в цю частину озера впадає річка Ілі, опріснюючи солону воду озера, зменшуючи частину солі у воді. А східна розташована біля великої пустелі, у спекотному кліматі, тут вода відповідно випаровується, залишаючи дуже велику концентрацію солі.