武夷山自然保护区位于武夷山风景名胜区西部，地跨武夷山市、建阳市、光泽县3市县，北与江西省铅山县毗邻，总面积565平方公里（约85万亩），其中武夷山市境内约253平方公里（约38万亩），占总面积的44.7%。
在地质发展史上，由于地壳的抬升、皱褶、断裂、剥蚀等活动极为频繁，因而形成高山、峡谷、孤峰、绝壁等特殊地貌，雄伟而壮观。区内海拔1500米以上的山峰有112座，主峰黄岗山海拔2158米，是我国东南大陆最高峰，素有"华东屋脊"之美称。区内不仅山雄、谷峡、水秀、滩险，多流泉飞瀑，而且森林植被类型多样，季相分明。奇花遍野，异草满谷，古木参天，各逞珍秀。飞禽走兽，出没其间。空气清新，水质一流。监测多数指标都超于国家一级标准。大气中负离子含量相当高，被称为天然氧吧，是森林旅游的绝好去处。
据地质学家考证，武夷山躲过了第四纪冰川的浩劫，保存了地球同纬度带最完整、最典型，面积最大的中亚热带原生性森林生态系统。自然保护区内动植物资源十分丰富。植物种类3700多种，是整个欧洲大陆的7倍，且植物发育有明显的植被垂直带谱，随海拔递增，依次分布着常绿阔叶林、针叶阔叶过渡林、温性针叶林、中山苔藓矮曲林、中山草甸五个植被带，几乎囊括了中国中亚热带所有的植被类型。武夷山还是珍稀、特有野生动物的基因库，已知的动物种类有5100多种，被中外生物学专家称为"世界生物之窗"、"鸟的天堂"、"蛇的王国"、"昆虫的世界"和"研究两栖、爬行动物的钥匙"。区内丰富的种类资源一向被中外科学家和研究机构所关注，伦敦、纽约、柏林、夏威夷等世界著名博物馆都大量收藏了武夷山的动植物标本。1987年，武夷山自然保护区被联合国教科文组织列为"人与生物圈"世界自然保护网成员；1992年，福建武夷山与四川峨眉山一起被联合国列为我国仅有的2个全球生物多样性保护区；1999年12月，本区与武夷山风景名胜区一起被列入《世界自然与文化遗产名录》。
保护区的保护对象主要是区内的中亚热带森林生态系统和野生动植物。早在1845年，外国生物学家即入区采集植物标本。1873年，法国神甫大卫来到武夷山进行科考活动。大卫是发现中国大熊猫和鸽子树--珙桐的法国著名生物学者，他在武夷山的挂墩、大竹岚等地采集了大量标本，从中发现的大量新种在国际上引起轰动。此后，英国人、奥地利人、德国人、美国人慕名也来这里采集标本，每次都有大量新种发布。20世纪初，外国传教士在桐木村建了一座教堂，一方面传教，一方面进行生物科考活动。至今这座教堂及一口1924年多米尼加共和国铸造的铜钟还完好地保存着。抗日战争期间，浙江马骏超先生在大竹岚、挂墩一带用五、六年的时间共采集了昆虫标本60万号，大部分收藏于我国台湾台中市的台湾省农业试验所昆虫标本馆内。解放后，许多昆虫专家于近十年时间内，在保护区采集标本多达110万份。1873年以来，中外科学家在武夷山发现野生动植物新种的模式标本达1000余种，其中44种为福建和武夷山特有。
"文革"期间，这一带的林木资源遭到严重破坏，一座举世瞩目的生物宝库面临毁灭的危险。以著名昆虫学家赵修复教授为首的一批生物学家致信当时的福建省革命委员会，呼吁对这一情况引起重视。1978年11月21日，《光明日报》内参刊登出关于赵修复教授紧急呼吁保护名闻世界的挂墩、大竹岚生物资源的情况反映，11月22日，邓小平同志立即批示："请福建省委采取有力措施。"1979年4月16日，福建省革委会决定建立武夷山自然保护区，同年7月3日，国务院批复将福建武夷山保护区列为国家重点自然保护区。