保護區位于甘肅省西端的敦煌市南湖鄉境內,總面積8.81777萬公頃,東為黨河水庫,西隔甘肅敦煌西湖國家級自然保護區而見一望無際的庫姆塔格沙漠,南接阿克賽哈薩克族自治縣,北面則是大面積的戈壁荒漠。
全區年降水量平均值為36.8--153.8毫米,年日照時數3033.4--3316.5小時,具有典型的大陸性荒漠氣候特點。
敦煌陽關自然保護區始建于1992年,地處河西走廊坳陷之西端,祁連山褶皺帶,位于瓜州—敦煌盆地西南邊緣的陽關小盆地。
1994年經省政府批準晉升為省級自然保護區。
2006年,為了認真貫徹落實溫家寶總理關于“敦煌生態保護工作,必須高度重視,科學規劃,綜合治理,加快進行。“絕不能讓敦煌變成第二個樓蘭”的重要批示精神,敦煌市政府在國家環保部的指導下,正式啟動了敦煌陽關省級自然保護區晉升國家級自然保護區的申報工作。
2009年9月正式獲得了國務院的審批命名,晉升為國家級自然保護區。
敦煌陽關國家級自然保護區總面積為8.81777萬公頃,其中核心區面積為2.7322萬公頃,緩沖區面積為2.80826萬公頃,實驗區面積為3.27731萬公頃。
敦煌市氣象局為陽關自然保護區和西湖自然保護區建立了無人區域自動站以及敦煌市建成的西北地區戈壁荒漠生態與環境研究站,為自然保護區的保護和發展提供了科學依據和氣象保障。
保護區是中國西部干旱荒漠區中較為罕見的特殊成因內陸河流生態系統,保護區的濕地是中國西部荒漠區重要的候鳥棲息地和遷徙驛站,生存著各種鳥類87種,其中候鳥50種,列入國家一、二級保護鳥類有16種,列入IUCN保護名錄的有2種,列入《瀕危野生動物國際貿易公約》的有8種,列入《中國瀕危動物紅皮書》的有3種。
白尾海雕是大型猛禽,被列入《世界自然保護聯盟》(IUCN) 2012年瀕危物種紅色名錄,屬于國家一級保護動物。
保護區還生長著各類種子植物141種,其中國家重點保護珍稀瀕危植物4種。
敦煌陽關國家級自然保護區的建立,對積極探索極端干旱區荒漠濕地的治理、水環境改善和生物多樣性保護,實現濕地生態環境的重建,對研究我國西部荒漠區濕地與荒漠復合生態系統的變遷和演替,保存野生動植物種質的遺傳多樣性和棲息地,保護和拯救瀕危物種,開展生態學研究具有獨特的價值,對甘肅河西走廊乃至中國西部的生態安全,莫高窟、月牙泉、陽關遺址等著名文化古跡和自然景觀的保護,以及甘、青、新三省區交界處生物多樣性保護都有著重大意義。保護區濕地良好的荒漠植被、濕地中充足的水源和飼料為黑鸛和鵝喉羚等珍稀瀕危動物的生存和繁衍提供了保障。