泸溪天桥山省级自然保护区始建于1998年，系泸溪县人民政府以《关于建立泸溪县天桥山自然保护区的通知》（泸政发[1998]62号）正式批准建立天桥山为县级自然保护区； 2011年3月，湖南省人民政府以湘政函（[2011]59号）文正式批准建立湖南天桥山省级自然保护区。
湖南天桥山自然保护区位于湘西土家族苗族自治州东南、沅江中游的泸溪县境内，处云贵高原东侧武陵山脉与雪峰山脉过渡地带之“沅麻盆地”，东经110°2′2″~110°10′38″，北纬28°14′38″~28°27′19″。北与古丈县接壤，东与沅陵县交界，南与本县洗溪镇、武溪镇毗邻，西与本县的梁家潭乡、八什坪乡相接，东西宽14.0千米，南北长23.6千米，总面积13878.0公顷。
保护区森林茂密，环境优美，森林覆盖率86.5%。紫色砂页岩风化的紫色土，在湖南省乃至我国中南部地区极具代表性。区内分布有我国武陵山脉和雪峰山脉过渡地带大面积针阔混交林和块状近原生型亚热带阔叶林，其中天桥山适应干旱生境的照叶林–岩栎林国内罕见。特殊地理位置和低山丘陵紫色砂页岩山地条件形成的森林生态系-具特色，植被区域特征典型，物种起源古老，区系成分复杂，生物种类繁多，是35个中国生物多样性关键地区中14个具有国际意义的陆地生物多样性关键地区之一，是湖南唯一、国内罕有的以紫色土为基壤的自然保护区。
1998年以来，先后有中南林业科技大学、湖南农业大学、湖南师范大学、国家林业局调查规划设计院、上海辰山植物园、吉首大学等院校的专家学者前来考察，一致认为：紫色土母岩透水性差，风化严重，土层浅薄，保水保肥性能较差，生态系统脆弱，一经破坏，极难恢复。天桥山自然保护区森林植被及生态环境保存良好，加强对天桥山自然保护区紫色土生境上的森林植被和生物多样性研究，对改善紫色土地区的特殊生境和植被恢复具有重要的科研价值、保护价值和示范作用。
保护区物种资源丰富，珍稀种类较多，是中亚热带常绿阔叶林区重要的生物种质基因库、生物多样性观测站。经调查，天桥山自然保护区目前共发现生物物种3773种，其中已调查到的蕨类植物27科55属146种，种子植物161科660属1145种，大型真菌46科99属178种，脊椎动物5纲28目77科159属231种，昆虫18目182科2073种。新发现湖南省新记录13种，其中种子植物2种，大型真菌11种。在中亚热带低山丘陵区植物种类丰富，是湖南省乃至全国紫色土区域植被保存最好区域。
完好的森林植被孕育着许多珍稀保护物种，有国家Ⅰ级保护生物1种，Ⅱ级保护生物26种；有湖南省地方重点保护物种129种；列入国际公约保护植物名录CITES附录Ⅱ（2007）中的兰科植物有13种，世界贸易公约附录二的物种20种、附录三的物种7种；湖南特有植物2种；发现湖南省新记录种13种；中国“三有”保护物种134种。其中林麝属于我国六大重点建设工程中的“野生动植物保护和自然保护区建设工程” 确定的十五类重点保护物种中的物种；许多原产地已经灭绝的白冠长尾雉，在保护区有一定数量的野生种群存在，对该物种的种群恢复将发挥重要作用。