保护区周边与2省3县8个乡镇为邻,其中直接相连的有豫灵、故县、阳平、朱阳四个乡镇,133个行政村,1128个村民小组。周边社区是传统的农业区,主要经济来源以粮食、经济林为主,经济林近年来是当地经济的支柱性产业,仅苹果种植面积已达到10万余亩,其它还有大枣、葡萄等,经济状况相对较好。
保护区在大地构造位置上处于华北地台南缘,属华北地台南部边缘豫西断隆的组成部分,南邻秦岭地槽褶皱系。其发生发展主要受华北地台基底的控制,并受秦岭古海槽和中生代滨太平洋构造活动的强烈影响。
保护区属暖温带大陆性季风型半干旱气候,四季分明。但由于复杂的地形和黄河水面的影响,在气候上形成了一些鲜明特点:秋冬季多为西北风,春夏季多为东南风,冬长寒冷雨雪少,春短干旱大风多,夏末温热暴雨集,秋至晴和日照长。
保护区地层属太古界太华群,岩石为岩浆岩类,如石墨石云变粒岩、石英片岩花岗岩、磷质石、石英石等。土壤为薄层酸性岩褐土、薄层酸性岩粗骨棕壤,PH值为6.2-7.0,表层为腐殖层,土壤养分含量较高,质地轻,土层厚度不一。保护区海拔780~1100m分布着淋溶褐土和褐土性土,1100m以上分布着棕壤与棕壤性土,老鸦岔垴分布有小面积的山地草甸土。
该区属于黄河水系。黄河由陕西省潼关县境流来,沿灵宝市北边缘东流,保护区的河流均流入黄河。发源于小秦岭的河流主要有沙河、阳平河、枣香河、十二里河和双桥河。
保护区内动植物资源丰富,据调查,保护区内种子植物共计有134科710属1997种及变种。其中裸子植物5科9属11种,被子植物129科701属1986种。 本区有国家级重点保护植物13种,其中国家Ⅰ级保护植物2种,银杏和红豆杉,国家Ⅱ级保护区植物11种,包括秦岭冷杉、油麦吊云杉、水曲柳、香果树、连香树、杜仲、榉树、野大豆、天麻、中华结缕草、华山新麦草。另外分布于本区的特有种还有灵宝杜鹃、灵宝翠雀等。
据调查,保护区内昆虫有15目153科1060种, 两栖动物有2目5科11种, 鸟类有16目39科156种,兽类有6目20科51种和亚种。 分布于本区的国家重点保护鸟类有19种, 其中Ⅰ级保护鸟类2种,即金雕、黑鹳;Ⅱ级保护鸟类17种,包括鹰科的鸢、苍鹰、雀鹰、松雀鹰、赤腹鹰、大鵟、普通鵟和鹊鹞,隼科的红脚隼、红隼,雉科的勺鸡、红腹锦鸡,鸱鸮科的红角鸮、雕鸮、纵纹腹小鸮、长耳鸮、短耳鸮等。属于国家重点保护兽类有7种, 其中Ⅰ级保护动物2种,即豹和林麝;Ⅱ级保护动物5种,即金猫、豺、黄喉貂、鬣羚和斑羚,金猫和斑羚同时被列入易危物种名录。大鲵为爬行类国家Ⅱ级保护动物。
保护区属于暖温带森林生态系统,生物多样性丰富,自然景观保护完整,具有暖温带森林生态系统的典型性、多样性、完整性和自然性等特点。其地处我国黄河上中游国家天然林保护区,位于秦岭山脉的东端。秦岭山脉是我国南方与北方的天然屏障,也是长江、黄河两大水系的分水岭,自然地理条件独特。本区大的气候环境基本保持了比较湿润、温暖的条件,因而保留了许多第三纪植物区系成分。中国特有、残遗属种众多,它们是第三纪植物区系的直接后裔,使本区植物区系在起源上具有一定的古老性。根据Albert C. Smith对原始被子植物的研究,本区有原始被子植物16科46属112种,也反映出本区植物区系的古老性。另外本区有中国特有属30个,单种属50个,如青檀、领春木、蕺菜、山白树、鸡麻、刺楸、棣棠、猬实、香果树、山拐枣、翼蓼等都是分类上孤立、系统发育上相对原始的古老种类。本区保留有不少的第三纪以前的古残遗植物种群,除蕨类植物外,还有银杏、连香树、三尖杉、水青树、领春木等;起源于第三纪的植物区系种类众多,如各种栎类、栗、桦、榆、榉、槭、构等乔木树种,荆条、黄栌、酸枣等灌木。
本区植物群落垂直带谱清晰,植物替代明显。 自低向高依次分布有山杨林、白桦林、棘皮桦林、亮叶桦林、红桦林、坚桦林;栎类则为栓皮栎林、短柄枹林、槲栎林、锐齿栎林、蒙古栎林、辽东栎林;松柏类为侧柏林、油松林、华山松林、秦岭冷杉林、高山柏林。因此,该区是研究过渡地区森林生态系统垂直分布的理想场所。