該區位於河南省西峽、內鄉、南召、欒川、嵩縣、魯山等6縣境內，面積56024公頃。保護區由西峽老界嶺黑煙鎮、黃石庵、南召寶天曼、欒川老君山、嵩縣龍池曼、魯山石人山等6個保護區組成。這6個保護區分別於1980年和1982年經河南省人民政府批准建立，經規劃調整後構成一箇完整的統一體，並於1997年晉升爲國家級，主要保護對象爲天然闊葉林森林生態系統。
伏牛山東西走向，是我國北亞熱帶和暖溫帶的氣候分區線和中國動物區劃古北界和東洋界的分界線，也是華北、華中、西南植物的鑲嵌地帶，屬暖溫帶落葉闊葉林向北亞熱帶常綠落葉混交林的過渡區。區內森林植被保存完好，森林覆蓋率達88％，是北亞熱帶和暖溫帶地區天然闊葉林保存較完整的地段。特殊的地理位置和複雜多樣的生態環境條件，加之人爲干擾較小，使本區保存了豐富的生物多樣性資源。區內維管束植物有2879種，其中有中國特有屬37個，單屬種59個，國家重點保護野生植物有連香樹、香果樹等32種；野生動物中獸類有62種，佔河南省獸類總數的86％，鳥類有213種，佔河南省鳥類總數的71％，昆蟲的種類則超過3000種，列爲國家重點保護的野生動物有金錢豹、麝、大鯢等50多種。伏牛山還是長江、黃河、淮河三大水系一些支流的發源地，爲重要的水源涵養林區。