1982年经甘肃省人民政府批准成立省级自然保护区。
2006年2月国务院批准晋升为国家级自然保护区。
2018年1月被批准为国际重要湿地。
甘肃盐池湾国家级自然保护区所辖区域地形地貌特征十分丰富，包括盆地、谷地、峡谷、湿地等。主要盆地有石包城南滩盆地、野马滩盆地和盐池湾盆地；主要谷地有疏勒河谷地、野马河谷地和党河谷地三大谷地；受河流的长期切割，形成了石油河峡谷、疏勒河峡谷、榆林河峡谷和党河峡谷。
甘肃盐池湾国家级自然保护区土壤为自然土壤，分为8类9个亚类，以高山草原土为主，约占保护区土类的33.5%，其次是高山寒漠土、棕漠土。受气候、地形、地貌、土壤和降水等自然条件的影响，形成了不同的地带型植被和生物群落，孕育了不同于国内其它地区的生态系统。冰川冻土、高山寒漠、高山草甸草原、内陆湿地、温带荒漠生态系统依不同海拔高度镶嵌发布。
甘肃盐池湾国家级自然保护区多样的地貌特征间接地形成了多样的气候类型，包括了亚湿润高寒气候区及干旱、半干旱气候区，气候垂直变化明显。
甘肃盐池湾国家级自然保护区有13万公顷的湿地。区内湿地主要有沼泽湿地、河流湿地和湖泊湿地。面积大的是党河流域的大德尔基河流湿地，其面积有3.4万公顷，水草丰茂，植被覆盖度达80%以上。赤麻鸭、金眶恒、绿头鸭、斑嘴鸭、灰雁、苍鹭、青头潜鸭等在这里繁衍生息，特别在5月至6月份的迁徙季节，一些大种群往往在数千只以上，形成大漠高原上少有的生态景观。
甘肃盐池湾国家级自然保护区位于甘肃肃北蒙古族自治县东南部祁连山区，党河、疏勒河、榆林河的上游，地理坐标为北纬38°26′～39°52′，东经95°21′～97°10′之间，属荒漠类型自然保护区。盐池湾国家级自然保护区总面积136万公顷，实验区面积65.84万公顷，缓冲区面积28万公顷，核心区面积42.16万公顷。
甘肃盐池湾国家级自然保护区共有植物46科182属419种。
（一）分类
羽叶点地梅属、颈果草属、马尿泡属、黄缨菊属4个中国特有属。
109个中国特有种。
2种国家保护种。裸果木，国家I级重点保护植物、尤为珍贵，是第三纪的孑遗植物，有较高的保存和科学研究价值，本区分布于石包城、红柳峡。裸果木为古地中海区旱生植物区系成分，对研究中国西北、内蒙荒漠的发生、发展、气候的变化以及旱生植物区系成分的起源，有较重要的科学价值。掌裂兰，国家二级重点保护植物。
154种药用植物，139种盐生植物，131种牧草资源植物，54种C4植物。
菊科、禾本科、豆科等9个优势科。
白刺科、麻黄科、柽柳科、蒺藜科、龙胆科、藜科、毛茛科、胡颓子科8个表征科。
23个甘肃新记录种。发现了单丝辉韭、美花草、圆裂毛茛、深圆裂毛茛、苞毛茛、小苞毛茛、班戈毛茛、浮毛茛、栉裂毛茛、叶城毛茛 、碱独行菜、毛柱膨果豆、大通黄耆、团垫黄耆、茵垫黄耆、高原委陵菜、海东棱子芹、圆齿褶龙胆、新疆假龙胆、矮假龙胆、颈果草、羌塘雪兔子、肉叶雪兔子。
白花茵垫黄耆、中亚紫菀木无舌状花变型、全缘草甸雪兔子3个新类群。
C4植物54种。
二、区系特征
世界分布型科占总科数62.2%，所含种占88%。
区系特征表现为温带性质显著，其中以北温带成分为主体；古地中海成分比重较大，表明本区干旱的气候特征和植物区系的古老性；东亚成分较少；热带性质微弱。
非中国特有种的区系特征表明本区系的中亚性质显著；温带性质明显。
中国特有种的区系分布成分分析表明本区特有种主要起源于青藏高原东缘地区，西北干旱地区为特有种丰富度增加的主要来源。从属种的区系特征可以看出，古地中海的退却和青藏高原的整体隆升对本区系格局的形成影响深刻。祁连山地在本区系与中国日本植物区系间的交流中起到廊道沟通作用。
三、植物多样性基本特征
据采集标本及拍摄照片统计，保护区天然分布的植物有46科182属419种，无甘肃特有种。
依据《中国植被》对植被类型的划分标准，该区植被类型大致分为7个植被类型，40个植物群系和53个群丛。
盐池湾保护区有脊椎动物152种，隶属于22目49科。列入《国家重点保护野生动物名录》的38个种，其中Ⅰ类有雪豹、白唇鹿、黑颈鹤等11种；Ⅱ类有盘羊、棕熊、西藏雪鸡等27个种。列入CITES公约的共有28种，其中附录Ⅰ中禁止贸易的种类有雪豹、棕熊、黑颈鹤等8种；附录Ⅱ中限制贸易的种类有狼、猞猁、黑鹳等20个种。
列入中日候鸟保护协定的鸟类有30种，占保护区鸟类的26.32%，其中15种鸟类在保护区繁殖。具有重要直接经济价值的种类有48种，有毛皮用种类、肉用种类、羽用种类和药用种类，其中绝大多数是国家保护动物。
保护区所处疏勒河、党河、榆林河的上游，地理位置和生态区位功能独特，有13.8万公顷湿地和7.8万公顷冰川。每年到保护区湿地的各种侯鸟有数万只，主要有黑颈鹤、斑头雁、大天鹅、赤麻鸭、蓑衣鹤等，是中国西部候鸟南北迁徙歇息的必经通道，也是敦煌、玉门、瓜州、肃北、阿克塞五县（市）重要的水源涵养地，维系着河西地区60万人口生存与发展。
