一、地理位置与行政区划
牡丹峰国家级自然保护区前身为东村林场，林场始建于1958年，1981年成立省级自然保护区，1994年晋升为国家级自然保护区。保护区地处牡丹江市东南部，距市中心15公里，是世界上距中心城市最近的自然保护区之一，东与穆棱林业局磨刀石林场接壤，南与宁安县江东林场毗邻，图形呈椭圆形，东南——西北走向，长约26公里，宽约12公里。行政区属牡丹江市东安区兴隆镇。其地理坐标为东经129°40′30″–129°53′50″，北纬44°20′0″–44°30′30″。置于牡丹江市东安区兴隆镇管辖区内，隶属牡丹江市林业局代管。根据《自然保护区类型与级别划分原则》，牡丹峰自然保护区属“自然生态系统”的“森林生态系统类型”的国家级自然保护区。经营总面积19468公顷。其中核心区面积6593公顷，缓冲区面积6769公顷。
二、地貌
保护区地处老爷岭山脉的西北端，与肯特阿岭相望，西过牡丹江为张广才岭。该区属于新华夏构造体系，张广才与老爷岭的第二隆起节。在地理史上有过广泛的岩浆活动，各个时代及各种类型的候八岩和喷出岩占据了本区绝大部分面积。形成了很多自然景观，特别是牡丹峰山川巍峨、景色秀丽，还有玄武河、龙头泉、鹰峰顶、古城垣、磨盘山、鸡冠砬子、一线天、杜松岭、桧柏坡等等。本区地势为南高北低，平均坡度15°，海拔高度在260米—1115米之间。
三、水文
我区属松花江水系。施业区内有4条河流，正沟河，大、小烟筒沟河和石峰沟河，长度5～18公里，均可修成小型水库以提供农田灌溉、养鱼之用。这些河流在牡丹江市兴隆镇境内汇合成乜河流入牡丹江。施业区汇水面积为200平方公里，降水接收量每年1.2亿立方米，现每昼夜流量为18.3万立方米。
四、气候
我区属温和半湿润地区，为中纬度寒温带大陆性季风气候，春季短暂，气温回暖快，风大干旱；夏季温热多雨而集中；秋季短，降温快，霜冻、寒潮早来；冬季漫长而寒冷。年平均气温2.5℃，最高气温36℃，最低气温零下35.5℃，无霜期120天，全年主风方向西北风。
五、土壤
我区土壤分五个土类，即棕色针叶林土、暗棕壤、白浆土、草甸土、沼泽土。棕色针叶林土分布在海拔800-1000米以上山地，占经营面积的11.8%；暗棕壤多分布在700-400米山地，占经营面积的76.3%；白浆土多分布在300-500米的漫岗下部，占经营面积的7.6%；草甸土分布在河岸阶地、山间洼地和沟谷边缘地带，占经营面积的4%；沼泽土分布在河岸低洼积水地带，占经营面积的0.4%。
六、植被
保护区属于长白植物区系。核心区保存有原始云冷杉林，主要由云杉、冷杉、红松、枫桦等组成；缓冲区、实验区中上部由针阔混交林、柞树、山杨、椴树等组成；实验区下半部由以混有黑桦的柞树林及人工林组成。林冠下主要灌木有：胡枝子、榛子、忍冬、卫茅、山梅花等；地被物以禾本科、草科为主，其次沙参、桔梗、苍术、山黧豆、蕨类、玉竹、地榆、铃兰等。
本区森林随海拔高度的变化，有着较为明显的垂直分布，自上而下可分为四个林带：
1、原始针叶混交林带：主要分布在本区的东南部，海拔700米以上，水分充足而且排水良好的山腹中上部。树种组成常以红松、云杉为优势的针叶纯林，以中龄林最多，林下更新较好，该林分较稳定。在近时期内，不会演变成其它林型。
2、次生软阔混交林带：该类型面积较大，且混有一定数量的红松，分布在山之中、下部，说明该类型是由红松阔叶林被破坏后，由椴树、色树、山场、柞树构成现在的次生群落类型，该类型因有红松种源，且现有林冠下也有红松幼树，所以将来该类型可能变为以红松为主的针阔混交林，但这个演替过程将是非常缓慢的。
3、次生柞树林带：该类型面积较大，是由针阔混交林经过反复破坏后，林分被再生能力强、且耐贫瘠干旱的萌生蒙古柞林所更替，林冠下更新树种除柞树、黑桦外，还有椴树，但幼树单位面积株数很少，这说明该林分已处于相对稳定的阶段。
4、人工林环形带：该类型面积较小，是上世纪五六十年代，在人为活动频繁，森林植被破坏较为严重保护区下部靠近村屯的地区，通过人工造林形成的人工林环形带，主要树种为红松、落叶松和樟子松等人工林。
七、动植物资源
我区是长白山北部温性针叶林生态系统演替规律的缩影，区内动植物资源丰富，共有80科，278属，680种；其中经济植物508种，药用植物153种，食用菌有22目125种；有名贵的绿化亚乔木花楸和稀有的珍贵树种红豆杉。这里是东北地区森林演替最具代表性地段之一。
动物有国家一、二级保护动物梅花鹿、原麝、马鹿等54种。昆虫有6目90科417种，其中具有观赏价值的千姿百态的各种蝶类，为保护区一景。