天然绿洲生态亚系统位于人工绿洲生态亚系统的下游，主要是由不依赖于天然降水的非地带性植被构成，为中生、旱生且具有一定覆盖度的天然乔、灌、草植物，分布在地下水埋深较小的河滩地、低阶地、湖滨及低洼地，主要依靠洪水灌溉或地下水维持生命，故随着河流来水量和地下水状态的变化而变化。
天然绿洲生态亚系统，在抗风沙、盐碱和干旱能力方面优于人工生态亚系统。由于它位于人工绿洲和荒漠之间，所以成为人工绿洲防风、固沙、阻沙的天然绿色屏障，没有天然绿洲的防护功能，人工绿洲就难以为继。
因此，天然绿洲生态亚系统的功能是人工绿洲的防护屏障。天然绿洲所在的位置是冲积- 湖积细土平原区，地表水径流很少，偶尔有洪水径流输入，地下水径流十分缓慢，天然植被的蒸发蒸腾要消耗大量地下水，故将天然绿洲生态亚系统又称作蒸散亚系统。
天然绿洲生态亚系统的水循环特点是以垂直交替作用为主。水循环系统的输入项是地表洪流、地下水侧向微弱径流和本系统降水；输出项主要是天然植被蒸散（包括陆面蒸发) 。
该系统本身降水稀少，地表径流因上游利用过多而使其输入大幅度减少或断流，地下径流输入又十分缓慢，所以，该系统水循环以地下水的垂直蒸散消耗为主，输出大于输入，水资源处于失衡状态。地下水因缺少地表径流补给而水位持续下降，主要依靠地下水而维持生命的天然植被因水资源的不足而严重退化，天然植被退化使得荒漠向天然绿洲不断推进，天然绿洲的绿色屏障作用大大削弱。
天然绿洲
天然绿洲
