Карпатский заповедник был сформирован в 1968 году на площади 12,6 тисяч га, тогда он имел статус государственного. С 1992 года входит в международную сеть биосферных резерватов ЮНЕСКО, а в следующем году стал Карпатским биосферным заповедником общей площадью 53630 га. В его состав входят шесть отдельных заповедных массивов: Чорногорский, Свидовецкий, Мараморошский, Кузийский, Угольско-Широколужанский и "Долина нарциссов". Сюда также включены ботанические заказники государственного значения "Чорная гора" и "Юлиевская гора". Территория заповедника представляет ландшафтную структуру и биогеографические особенности Восточных Карпат.
Заповедник находится на высотах 180-2060 м над уровнем моря (самая высокая точка — гора Говерла, 2061 м) и в пределах трех районов Украинских Карпат (западный, центральный, восточный). С этим тесно связаны разные климатические условия этой территории — от умеренно теплого до холодного: средняя температура июня колеблется от +11 до +19°C, января — от -1,7 до -8,5°C; количество годовых осадков варьирует от 650 до 1500 мм.
Кузийский заповедный массив размещен на юге Свидовецкого хребта (350-1409 м) в лесной зоне на площади 4925 га. Самой высокой вершиной является гора Лысына (1409 м). На юге встречаются юрские мрамороподобные известняки, которые создают многочисленные скальные образования. Этот район отличается как климатом, так и растительностью. Под влиянием теплого воздуха с Мармарошской долины здесь были созданы условия для распространения теплолюбивых растений на высокогорье. Так, Quercus robur и Quercus petrea растут на высоте 1090 м (это самая высокая точка их произрастания в Украине). Особенного внимания заслуживают такие растения как Taxus baccata, которые сохранились на известняковых скалах под защитой яворо-буковых лесов. Буковые леса занимают здесь значительную площадь. Иногда можно встретить и еловые участки. Фауна — типичная для лесов Украинских Карпат. Земноводные представлены саламандрой пятнистой, тритоном карпатским, лягушкой травяной и жерлянкой горной. Из хищных млекопитающихся часто встречаются лиса и куница лесная, иногда — медведь, рысь, кот лесной и барсук. Пещеры и покинутые штольни стали убежищем для 8-ми видов летучих мышей, четыре из которых редкостные — длинноухая ночница, европейская широкоушка и большой и малый подковоносы.
Чорногорский заповедный массив находится на южном склоне Чорногорского хребта (700-2061 м). Его площадь — 16375 га. Именно здесь размещена самая высокая вершина Украинских Карпат — гора Говерла (2061 м). Главный хребет Чорногоры образуют флишовые породы. Рельеф высокогорья имеет следы давнего оледенения. Климат Чорногорского массива умеренно континентальный. С увеличением высоты температура воздуха понижается, а количество осадков увеличивается. Средняя температура января составляет -6,8°С, июля — +15,7°С, среднегодовая — +5,4°С. Годовое количество осадков — 1001 мм. На территории массива берет свое начало речка Белая Тиса. Флора здесь разнообразная, преобладают лесные массивы. Мешанные и лиственно-хвойные леса растут до высоты 1200 м, выше — еловые. В субальпийском поясе типичным является криволесье, где травянистые участки занимают большие площади. Фауна позвоночных богата на таежные и альпийские виды. В высокогорье (на высоте около 1800 м), встречаются снеговая полевка и альпийская завирушка, которые занесены в Красную книгу Украины. В хвойных и мешаных лесах живут их типичные представители — трехпалый дятел, желтоголовый королек, дрозд, глухарь, рысь, медведь и др.
Maрмарошский заповедный массив размещен на северном склоне Раховских гор (750-1940 м) на территории площадью 8990 га. Основная гора — Пип Иван Мараморошский (1940 м). Массив состоит из твердых кристаллических пород, что обуславливает специфические особенности рельефа, грунта и растительности. Для рельефа свойственны глубокие долины между гор, многочисленные скалистые гребни и вершины. В пределах массива находятся бассейны притоков Тисы и Белой Тисы — Белого и Квасного. Бассейн Квасного характеризуется прохладным климатом. А для бассейна Белого характерен более теплый климат. Средняя температура января составляет -4°С, июля — +18,5°С, среднегодовая — +7,9°С. Среднегодовая сумма осадков — 1087 мм. В высокогорье климат холодный. Мармарошский массив характеризуется своеобразным растительным покровом. Это обусловлено его геологическим строением. На нижних уровнях распространены мешаные лиственно-хвойные и лиственные леса. Буковые девственные леса встречаются на южных склонах и на грунтах, богатых на кальций. Самые большие площади занимают мешаные леса. В холодном климате на верхней границе леса (на высоте 1600-1700 м) распространены чистые еловые леса. Выше находятся субальпийские и альпийские луга с фрагментами криволесья. Фауна очень напоминает животный мир Чорногоры, но имеет свои особенности. Благодаря более скалистому ландшафту здесь лучше представлены жители каменистых территорий — снеговая полевка и альпийская завирушка. Только в пределах этого массива живет сокол-сапсан, который отдает предпочтение скалам.
Свидовецкий заповедный массив занимает площадь 6580 га (600-1883 м). Горы Свидовца, как и большая часть Украинских Карпат, имеют флишеподобную структуру. На главном хребте хорошо сохранились следы ледовика. Климат Свидовца влажный, прохладный и умеренно холодный. Средняя температура января — -3,4°С, июля — +18,4°С, среднегодовая — +8°С. Годовое количество осадков — 930 мм. Климат высокогорья холодный. Грунто-климатические условия южной части склона оптимальны для бука — буковые лесные массивы поднимаются до высоты 1380 м, что является самой высокой границей в Украинских Карпатах. На скальных участках также распространены буко-яворовые и буко-ясене-яворовые леса. В травяном покрове в лесах встречаются листовик сколопендровый, лунник оживающий, морозник красноватый, костенец черный. На южных склонах растет пихта, а около верхней границы леса — ель. Над лесным поясом распространено криволесье с душекией зеленой и можжевельником сибирским. Особенно интересным с флористической точки зрения является высокогорье Свидовца в районе вершин Малая Близница (1778 м) и Большая Близница (1883 м): здесь растут такие редкие аркт-альпийские виды, как бартсия альпийская, дриада восьмилепестная, дифазиаструм альпийский, ситник каштановый, ллойдия поздняя, астра альпийская, родиола розовая, верба стрелоподобная. В Украинских Карпатах только на территории этого массива растут крупка аизовидная, очанка зальцбургская, камнеломка проломниковая и др. Редкостными также являются эдельвейс альпийский, водосбор чернеющий, сверция многолетняя и др.
Карпатский биосферный заповедник — это научно-исследовательское учреждение международного значения, которое создано для сохранения природных экосистем в Карпатском регионе. Важное место в развитии заповедника занимает экологическое образование и воспитание. Здесь проводятся научные конференции, семинары, симпозиумы.
В центральной усадьбе в городе Рахов работает Музей екологии гор, также издается Всеукраинский экологический научно-популярный журнал "Зеленые Карпаты". Коллектив заповедника выступил одним из организаторов веломарафона "Тропами опришков", который стартовал в 2014 году в День Независимости Украины.
Также при заповеднике в Трибушанськом природоохранном научно-исследовательском отделении действует демонстрационное форелевое хозяйство.