乌云界国家级自然保护区位于湖南省西北部的桃源县南部，地处雪峰山脉的东麓、洞庭湖之沅水的南岸，地理位置为东经111o07'20''～111o29'20''，北纬28o30'40''～28o39'47''之间。保护区东西长36.0km，南北宽16.5km，东与常德市鼎城区相连，南与益阳市安化县接壤，西邻桃源县太平铺乡，北与桃源县桃花源风景名胜区相望。
1998年桃源县环境保护局以桃环通〔1998〕3号文的形式成立了黑山自然保护区领导小组，并成立了相应的办公室，同年随后成立了黑山县级自然保护区（包括牯牛山国营林场）；2000年10月，湖南省人民政府正式发文批准建立黑山省级自然保护区；鉴于保护区要保护的大型猫科动物是以保护区内的乌云界为栖息活动中心并向四周辐射，2003年经省政府批准同意更名为乌云界自然保护区；2006年2月，国务院正式批准建立湖南乌云界国家级自然保护区，总面积为33818 hm2，其中核心区16385hm2，缓冲区7655hm2，实验区9778hm2。2015年11月，国务院批准了湖南乌云界国家级自然保护区范围和功能区调整，调整后的保护区总面积为33339.62hm2，其中核心区16093.72hm2、缓冲区6500.97hm2、实验区10744.93hm2。
湖南乌云界国家级自然保护区为“自然生态系统”类别中的“森林生态系统”类型的国家级自然保护区。其主要保护对象一是保护我国中亚热带低海拔地区最具典型、保存面积最大，保存较完好的森林生态系统；二是保护大型猫科动物及其生境。
乌云界国家级自然保护区位于云贵高原古陆块的东北边缘的雪峰山脉中段，沅水下游。由于地形复杂，高低悬殊，气候、土壤呈明显的垂直变化，形成了区内多种多样的独特生态小环境，为各种不同生物提供了良好的生存条件。保护区有华中低海拔地区现存面积最大、保存较完整的中亚热带森林生态系统，森林覆盖率为92.5%，是沅江流域的重要水源涵养地。区内有亚热带低海拔常绿阔叶原始次生林，有种子植物1860种，隶属168科、768属，其中裸子植物7科17属29种，被子植物161科751属1831种，包括国家一级保护植物有银杏（Ginkgo biloba）、红豆杉（Taxus wallichiana var.chinensis）、南方红豆杉（Taxus wallichiana var. mairei）和伯乐树（Bretschneidera sinensis）、金钱松（Pseudolarix amabilis）等；国家二级保护植物有蓖子三尖杉（Cephalotaxus oliveri）、榧树（Torreya grandis）、鹅掌楸（Liriodendron chinense）等。区内共发现野生脊椎动物201种（隶属28目71科），其中国家一级保护动物有金钱豹（Panthera pardus fusca）、云豹（Neofelis nebulosa nebulosa）、白颈长尾雉（Syrmaticus eliioti）和林麝等；国家二级保护动物有大鲵（Andrias davitiauns）、虎纹蛙（Rana tigrina）、地龟（Geoemyda spengleri）、黑耳鸢（Miluus korschun lineatus）等。
被列入《世界自然保护联盟》(IUCN)2012年濒危物种红色名录和中国国家林业局《国家重点保护野生动物名录》的中华虎凤蝶（Luehdorfia chinensis）也在保护区大量栖息，其栖息地之广、种群数量之大实属罕见。
因此，乌云界自然保护区不愧是雪峰山余脉一座巨大的天然基因库，具有极高的保护价值。
