木林子位于北纬30°27′，东经110°23′，属万山重叠连绵起伏的
武陵山部分。地处
湖北省鹤峰县的东北部，东起
燕子镇大岩堡村，西至
下坪乡东洲河村的喻家河坪，南和燕子乡朝阳村相连，北与邬阳乡百鸟村接壤。面积1750 ha。公园海拔1129m到2098m，相对高差969m。公园地势大致为南北高中间低，形成由东向西延伸的狭长地带。境内属
亚热带大陆性季风气候，因牛池主峰（2096.5m）屏障及原始森林的作用，微域气候明显，适宜多种动植物的栖息和生长。境内雨量充沛，气候温暖湿润，属大陆季风性气候。因秦岭大巴山屏障作用，成为我国第四纪冰川运动
孑遗植物的“避难所”以及古北界、东洋界动物的“摇篮”。属于森林生态系统类型自然保护区。
木林子原始森林保护区始建于1983年，1988年
湖北省人民政府批准为省级自然保护区，成为湖北省首批省级自然保护区之一。保护区管理局定编20人，设置有资源保护股、科研宣教股等4个科室以及1个森林派出所、5个管理站、7个管护点等机构，确保了保护区资源地有效保护与合理发展利用，对
鹤峰县生态建设和经济建设起到积极地推动作用。
境内物种丰富，原始生态群落结构明显，保护区内
维管植物203科918属2689种，国家重点保护的野生植物30种，其中国家一二类重点保护植物11种。列为国家重点保护的植物有23种，其中一类重点保护植物有
珙桐和
水杉2种；二类重点保护植物有
连香、银杏、水青、
杜仲、
胡桃属、钟萼木、
鹅掌楸、
红豆杉等种。三类重点保护植物有银鹊、
华榛、黄蘖、
厚朴、迎春、白辛、
紫茎、
粗榧、红花木兰、
金钱槭、
黄连、开麻等12种。区内动物有18目43科70余种。其中国家一级保护动物有豹、
黑麂，二类保护动物有
亚洲黑熊、
大灵猫、
小灵猫、麝、
鬣羚，
红腹角雉、
红腹锦鸡、杜鹃、斑头鹂等9种。根据专家考察论证，项目区是第四纪冰川运动遗留
孑遗植物的“避难所”，是古北界、东洋界动物的“摇篮”，是湖北境内乃至整个
华中地区除
神农架林区之外的重要物种基因库，是古生态研究物种考察、教学、实习、旅游、观光的理想基地。1981年，有关专家对木林子进行了实地考察后，认为：木林子这片土地上的植被，在
湖北省是屈指可数的，里面蕴藏着众多的稀有珍贵植物和一些世上不多的飞禽走兽，对科学研究、教学实习，恢复自然植被，选择造林树种，保护濒临灭绝的野生物、植物和发展旅游事业都具有极其重要的意义。1988年省人民批准成立了木林子省级自然保护区。
木林子总面积1750ha，森林蓄积量16万m3，森林覆盖率95%。原始林面积7800亩，原始次生林887亩，人工林面积9580亩。木林子植被原始完好，垂直分布明显有规律，植物区系复杂，珍稀动植物众多且集中，是我国第三纪植物区系的“避难所”和我国
温带植物区系发育的“摇蓝”之一。“湖北江南第一峰——牛池”，以其海拔2098.1m的“身躯”直指苍穹，耸立云表，巍然矗立在木林子森林公园。登上牛池之后，再上一层楼，可俯瞰整个木林子林区，茫茫原始林海，百亩杜鹃花海，尽收眼底，真是“登峰方知群山低”，叫人心旷神怡，流连忘返。
保护区核心区保存有2000余公顷原始森林。其植被类型复杂，原生性强，垂直带谱明显。分布着暖性针叶林、常绿阔叶林、常绿落叶阔叶混交林等7个植被型和35个群系。海拔1300米以下是常绿阔叶林带，镶嵌有针叶林和红豆杉群落；海拔1300—2000米是常绿落叶阔叶混交林带，包含有桐、钟萼木、
香果树属、
连香树、
水青树等丰富的珍稀濒危植物以及由它们形成的复杂群系；海拔2000米以上为山顶矮曲林带。从黑湾垭至厂湾垭，连绵8公里的
山脊一线上，发育良好的细叶青冈矮林是木林子的特色植物区系，在
华中地区罕见；区内的“木钟萼木林”和“光叶珙桐水青树林”两种群系在国内其他自然保护区尚未发现。
保护区完好的植被为动物栖息、繁衍提供了良好的天然场所。区内有陆生野生
脊椎动物26目、75科、190属、303种。国家重点保护的有55种，其中一级有金钱豹、
云豹、
华南虎、
林麝和
金雕5种；二级有
猕猴、穿山甲、
亚洲黑熊、
大灵猫、
黑冠鹃隼、
凤头蜂鹰、
黑翅鸢、
白头鹞、
长耳鸮、
大鲵属、
虎纹蛙等50种。列入《国家保护有益的或者有重要经济和科学研究价值的陆生野生动物名录》的有小白鹭、
灰胸竹鸡、
环颈雉等85种；列入《
中国濒危动物红皮书》濒危和稀有等级的有
红腹角雉、
红腹锦鸡等12种。在木林子自然保护区首次发现了3种
湖北省新记录鸟类，即
灰胁噪鹛、黑头奇和
褐冠山雀。
良好的生态，健全的食物链和稳定的森林生境，使保护区成为大型猫科动物栖息繁衍适宜之地。近年来，区内及周边地区多次发现大型猫科动物的活动踪迹。保护区东北部的
小三峡，峡谷幽深，森林茂密，悬崖陡峭，峡中猕猴繁衍很快，目前
种群数量超过50只。
木林子自然保护区是
武陵山北段的绿色屏障，其特殊的地理位置及其重要的生态功能，被列为中国优先保护领域和具有全球意义的
生物多样性关键地区，是
华中地区最为重要的生物基因库，具有重要的综合生态价值。自20世纪80年代以来，先后有中国林科院、
湖北省林科院、
华中师范大学、
华中农业大学、
复旦大学、
中国地质大学等单位的50多位专家学者来木林子进行考察研究。专家们普遍认为，木林子是一片保存完好的原始森林，集古老、珍稀、濒危于一体，具有极高的保护和科研价值。