Озера, как и реки, основное питание получают весной за счет таяния снегов. Летом они мелеют. Колебания уровня озер связаны с колебанием количества осадков. Степень минерализации озерных вод меняется по сезонам, достигая максимума летом. Многие озера постепенно мелеют и зарастают. Встречаются так называемые травяные озера, только весной наполняющиеся водой, а летом используемые как сенокосы.
В озерах добываются различные соли, местами — целебные грязи. Реки и озера из-за исключительной неравномерности режима не могут служить надежным источником водоснабжения. Однако на реках возможно устройство искусственных водохранилищ, питаемых счет стока талых снеговых вод.
В Казахском мелкосопочнике распространены подземные воды двух типов: трещинные и пластовые, на Тургайском плато — пластовые. Трещинные воды приурочены к палеозойским породам. Их обилие связано с наличием тектонических разломов. Наиболее водообильны гранитоиды и известняки. Известняковые толщи содержат трещинно-карстовые и порово-карстовые воды, особенно характерные для окремнелых известняков верхнего девона и нижнего карбона. Питание трещинных вод осуществляется в основном за счет просачивания талых снеговых вод, поэтому максимальные расходы наблюдаются весной, а в остальную часть года расходы источников падают. Преобладают пресные воды, вполне пригодные для использования. Фильтруясь через щебнистые отложения, воды могут осолоняться.
Пластовые воды распространены в палеогеновых, неогеновых и четвертичных отложениях, в пределах мелкосопочника, в частности, в отложениях древних погребенных долин. Питание и режим расхода пластовых вод в общем такие же, как и трещинных, но преобладают воды солоноватые и соленые. Засоленные пластовые подземные воды разнообразны по химическому составу и не всегда пригодны для использования.
Степная зона делится на две подзоны: разнотравно-злаковых черноземных степей и злаковых степей на темно-каштановых почвах.
Подзона разнотравно-злаковых черноземных степей занимает самую северную часть Казахского мелкосопочника и Тургайского плато. Высокие летние температуры вызывают большую потерю влаги на испарение, что обусловливает значительную сухость почв. В Казахском мелкосопочнике сухость почв усугубляется щебнистостью грунтов, легко фильтрующих влагу. Скальный и щебнистый субстрат затрудняет образование западин, препятствуя широкому развитию солонцов, чем объясняется меньшее распространение комплексности почвенного и растительного покрова на территории Казахского мелкосопочника по сравнению с Тургайским плато.
В Казахском мелкосопочнике почвообразующие породы представлены преимущественно элювием и делювием твердых коренных пород. На продуктах выветривания гранитов и песчаников обычно развиваются легкие хрящеватые и незасоленные разновидности почв, на порфиритах — суглинистые щебневатые, на мергелях и известняках — лёссовидные, пылеватые и сильнокарбонатные, на глинистых сланцах — тяжелосуглинистые. Почвы мелкосопочника обычно имеют укороченный и неполный профиль, часто щебнисты и маломощны. Почвенный покров прерывается выходами коренных пород. Лучшие почвы приурочены к пологим шлейфам и межсопочным понижениям. На Тургайском плато почвы развиваются на мелкоземистых грунтах и имеют нормальный профиль.
Только на севере, в Кокчетавской провинции Центрального Казахстана, распространены черноземы обыкновенные, основной же фон почвенного покрова подзоны образуют преимущественно карбонатные южные черноземы, формирующиеся под разнотравно-типчаково-ковыльными сообществами. Они содержат от 4 до 7% гумуса и характеризуются отсутствием засоленности и солонцеватости, что делает их вполне пригодными для земледельческого освоения. На этих почвах развиты типчаково-ковыльные степи с преобладанием ковылка (Stipa lessingiana), ковыля Коржинского (S. korshinskyi), тырсы (S. capillata), типчака (Festuca sulcata) и ксерофитного разнотравья (полынок — Artemisia austriaca, эстрагон — A. dracunculus, зопник — Phlomis tuberosa, шалфей степной — Salvia stepposa).
Среди южных карбонатных черноземов пятнами встречаются южные черноземы некарбонатные под разнотравно-ковыльно-типчаковой степью, где доминируют ковыль красный (Stipa rubens) и тырса, богаче разнотравье.
На речных террасах и в межсопочных понижениях на засоленных карбонатных глинах развиты солонцеватые южные черноземы в комплексе с солонцами. В растительном покрове господствуют разреженные и обедненные по видовому составу полынно-типчаково-ковыльные сообщества.
В западинах и блюдцах развиты лугово-черноземные почвы с повышенным содержанием гумуса (8-10%) и глубокой солонцеватостью, со следами осолодения. Обычно здесь распространены луговые или остепненно-луговые сообщества с господством вейника наземного (Calamagrostis epigeios), пырея ползучего (Agropyron repens) и др. На щебнистых и супесчаных почвах встречаются участки кустарниковой степи со спиреей (Spiraea hypericifolia) и чилигой (Caragana frutex).
В горных массивах Казахского мелкосопочника проявляется высотная зональность. Много скал и осыпей. Почвенный покров хорошо развивается только на выположенных участках и представлен маломощными горными черноземами с большим содержанием гумуса (до 12%). Такие участки заняты степной растительностью с преобладанием ковыля красного, тырсы, типчака и полыни холодной (Artemisia frigida). На каменистых участках растет листовой суккулент — горноколосник (Orostachys spinosa). По скалам, на выходах кристаллических пород, встречаются сосновые леса со стланиковой арчой (Juniperus sabina), такие леса широко распространены в горах Кокчетау, причем сосна обычно имеет искривленный ствол и флаговую форму кроны. По понижениям к сосне примешиваются осина, береза, черемуха, калина, боярышник, малина.
В связи с нарастанием испарения и уменьшением количества осадков к югу подзона разнотравно-злаковых черноземных степей переходит в подзону злаковых степей на темно-каштановых почвах, которую называют также подзоной сухих степей.
По сравнению с подзоной разнотравно-злаковых степей гидротермический режим сухих степей менее благоприятен. Максимум осадков приходится на май. Затем происходит быстрое нарастание температур (средняя температура июля в пределах подзоны 20-24°), сопровождающееся интенсивным испарением. Поэтому уже в середине лета растительность начинает выгорать.
Основной фон почвенного покрова этой подзоны образуют темно-каштановые почвы. Содержание гумуса в них около 4%. Почвы не засолены и пригодны для земледелия. В западной части подзоны, где почвообразующими породами служат карбонатные глины, распространены темно-каштановые карбонатные почвы. Карбонатные разновидности имеют менее благоприятный водно-воздушный режим, хотя и они пригодны для земледелия. Освоение темно-каштановых почв затрудняется тем, что они обычно встречаются в комплексе с темно-каштановыми солонцеватыми почвами и солонцами (в понижениях рельефа).
В типчаково-ковыльных степях на темно-каштановых почвах преобладают ковылок, тырса и типчак. На востоке появляется горный киргизский ковыль (Stipa kirghisorum). Местами значительную роль играет более ксерофитный ковыль тырсик (S. sareptana). Довольно обильны тонконог (Koeleria gracilis) и овсец (Helictotrichon desertorum). Обедненное разнотравье представлено ксерофитами (грудница мохнатая — Linosyris villosa, ромашник — Pyrethrum achilleifolium, полынок). Весной развиваются эфемеры и эфемероиды, главным образом мятлик луковичный (Poa bulbosa) и тюльпаны. По западинам и балкам встречаются заросли степных кустарников — чилиги и спиреи.
По склонам сопок распространены темно-каштановые маломощны почвы, на которых растут типчак, полыни (Artemisia frigida и A. sublessingiana), тырса. Участки с такими почвами малопригодны для земледелия и используются в качестве пастбищ и сенокосов.
Для подзоны характерна комплексность почвенно-растительного покрова, связанная с распространением в пониженных элементах рельефа засоленных почвообразующих пород, на которых развиваются темно-каштановые солонцеватые почвы, степные, корковые и солончаковатые солонцы. Изредка встречаются пятна солончаков. На темно-каштановых солонцеватых почвах развиваются своеобразные полынно-типчаковые сообщества с белой полынью (Artemisia lercheana). На степных солонцах обычно растут типчак, прутняк (Kochia prostrata), белая полынь, ромашник, на корковых и солончаковатых солонцах — черная полынь (Artemisia pauciflora).
По западинам, где отсутствует засоление, формируются лугово-каштановые почвы с лугами из вейника наземного, костра (Bromus inermis), пырея ползучего. Эти луга используются в качестве сенокосов.
В пределах подзоны сухих степей в Казахском мелкосопочнике также наблюдается явление высотной зональности. По скалистым вершинам низкогорий растут сосняки с травяным покровом из степных видов. Близ выходов грунтовых вод встречаются осиново-березовые рощи. Пологие склоны заняты разнотравно-злаковыми степями на горных черноземах, с преобладанием ковыля красного.
В составе фауны степной зоны много грызунов: большой суслик (Citellus major), большой тушканчик (Allactaga jaculus), земляной зайчик (Alactagulus acontion), емуранчик (Scirtopoda telum), слепушонка (Ellobius talpinus), различные полевки (Microtus gregalis) и др. Из хищников встречаются волк, лисица, барсук, ласка, горностай и такие типично степные виды, как степной хорек (Putorius eversmanni) и корсак (Vulpes corsac). Из птиц особенно характерна дрофа (Otis tarda). На территории Казахского мелкосопочника благодаря наличию низкогорных массивов с сосновыми лесами, по которым лесная фауна проникает на юг, происходит смешение степных и лесных форм. Из лесных видов характерны заяц-беляк, красная полевка (Clethrionomys rutilis). Встречаются таежные птицы — снегирь, чиж, желна, гаичка черноголовая. Прежде здесь был глухарь, а из зверей — бурый медведь.
В пределах степной зоны Центрального Казахстана громадные пространства заняты почвами, которые пахотнопригодны без предварительной мелиорации. Это южные черноземы карбонатные и некарбонатные, а также темно-каштановые почвы. Долгое время крупные массивы пахотнопригодных земель Казахстана в земледелии не использовались. В 1954 г. в связи с постановлением партии и правительства об освоении целинных и залежных земель здесь были распаханы большие площади, которые теперь заняты посевами зерновых культур, прежде всего яровой пшеницей.