地处汉江、丹江汇合处。东起市区，西至郧县西岭下，南起本市浪河镇、武当镇，北到河南淅川县，面积740平方公里，蓄水190亿立方米，为我国第二大的水库，进入库区深处，真是水天一色，一眼难以望到边，库区是片人工海洋，当地人称之为“水太平洋”。
2001年十堰市开始筹备建立十堰市丹江口库区市级湿地自然保护区。2003年3月十堰市人民政府办公室批准建立丹江口库区湿地市级自然保护区，2009年湖北省人民政府正式批复建立“湖北丹江口库区省级湿地自然保护区”，2012年10月十堰市机构编制委员会下文核定全额事业编制12名。
丹江口湿地自然保护区位于汉江上游，其地理范围为东经110°20′-111°15′,北纬32°30′-32°52′。地跨郧西县、郧县和丹江口市等三个县（市、区），是我国有代表性的湖泊湿地类型之一，是南水北调中线工程核心水源区，是以水禽、鸟类栖息地和野生动植物资源为主要保护对象的湖泊类小型湿地自然保护区。
丹江口库区湿地西端江北抵郧西县涧池乡的泥河口，江南为郧县黑滩沟的沟心；东端江北抵丹江口市西岭山脊，江南至严家坡岸边。丹江口水库大坝拦截于丹江出口0.8公里的汉江干流线上，故名丹江口水库，水库包括汉江上游水域和丹江水域，库区蓄水静面集中在湖北十堰4个县市区和河南省淅川。现有库区水面745平方公里，大坝加高至176.6米后，库区水面将增至1050平方公里。其中湖北十堰境内库区水面将达550平方公里，可称为湖北省面积最大的湿地。
湿地保护区地处北亚热带季风区，位于南北气候分界的过渡地带，气候较温和湿润。由于保护区东西跨度大，地形复杂，气候特征呈东低西高的立体气候分异现象，受大陆性季风气候与谷地小气候的双重制约。区域光、热、水分布具有明显的不均匀性。库区十堰境内水系发达，河网密布，共有大小河流2489条。汉江自郧西县兰滩口进入湖北省境内，流经郧西县、郧县、张湾区、丹江口市，过境长度216km。主要支流以汉江为界，江北有滔河（流入丹江）、曲远河、天河、金钱河；江南有堵河、官山河、剑河、浪河、神定河、泗水河等。
保护区地处大巴山与秦岭余脉过渡区，南北两侧分属大巴山余脉武当山脉与秦岭余脉。种类丰富的野生动植物资源以及复杂的地理成分，构成了南北东西动植物区系的交汇的过渡性特色。区内共有维管束植物161科、543属、942种。区内陆生野生脊椎动物共295种，其中兽类57种，鸟类191种，两栖类21种，爬行类26种，鱼类68种，。
保护区由河流水坝工程而形成的湿地，具有多功能独特生态系统，为人类生产、生活提供多种资源，具有巨大的生态环境功能和效益，在抵御洪水、控制污染、调节气候、保护生物多样性、保护水体、美化环境等方面具有其它系统不可替代的重要作用。特别是丹江水库作为南水北调中线工程的水源区，举世关注。保护区的建设和发展将对优化库区自然和生态环境系统，为库区社会经济可持续发展提供良好的机遇和条件。