甘肃敦煌西湖自然保护区1992年9月经省政府批准建立，原名“甘肃敦煌西湖湾腰墩自然保护区”。
2000年，敦煌市委、市政府和林业部门遵照国家林业局领导指示精神，开始申报国家级自然保护区。
2002年4月，省政府批准更名为“甘肃敦煌西湖省级自然保护区”并同意申报建立国家级自然保护区。
2003年6月，经国务院批准，晋升为国家级自然保护区。
2005年3月，甘肃省机构编制委员会核准管理机构和人员编制。
2005年8月，甘肃省林业厅批准成立甘肃省敦煌市西湖国家级自然保护区管理局，10月起正式挂牌行使职权。
甘肃敦煌西湖国家级自然保护区（以下简称保护区）位于敦煌市西部，库姆塔格沙漠以东，东接敦煌市南泉湿地自然保护区和阳关镇，南与阿克塞哈塞克族自治县接壤，西、北分别与新疆维吾尔自治区和敦煌市国家雅丹地质公园毗邻并与库姆塔格沙漠和罗布泊相连，地理坐标：东经92°45′～93°50′，北纬39°45′～40°36′。
敦煌西湖国家级自然保护区的主要径流是疏勒河、党河及南湖泉水，因多种原因现基本断流，其次还有山水沟、西土沟、崔木土沟、多坝沟、小多坝沟、八龙沟等8条沟谷，多在夏季向区内排洪。现保护区内湿地的主要水源由地下潜流提供，西祁连山和东阿尔金山的雪山融水渗入地下，经过地下潜流，在低海拔的地区以泉涌的形式流出地面，形成大面积的季节性沼泽型湿地。保护区湿地分布区地下水资源比较丰富，部分区域泉眼较多，四季不竭。
敦煌西湖国家级自然保护区平均海拔960米，区内地势是南北高，中间低，自东向西微倾斜，区内海拔高点为卡拉塔格山海拔2238米，低点为湾腰墩一带海拔820米。保护区属敦煌盆地的一部分，为河西走廊的低点，是汇集地表径流和地下径流的盆地，地貌主要有沙漠、戈壁、裸石山地、湿地草丛、荒漠植被区五种类型。
敦煌西湖国家级自然保护区土壤分风沙土、棕漠土、盐土、草甸土、沼泽土5个土类。
敦煌西湖国家级自然保护区位于库木塔格沙漠前沿，属典型的大陆性暖温带极干旱气候区。气候特征是降雨量少，蒸发量大，水源短缺，空气极为干燥，日照时间长，热量资源丰富，温差大，无霜期短，冬季寒冷，夏季炎热，大风沙尘天气较多，年均气温9.9℃，年均降雨量39.9毫米，年均蒸发量2486毫米，相对湿度40%，干燥度18，全年日照时数3246.7小时。
敦煌西湖国家级自然保护区总面积66万公顷，约占敦煌市总面积的21%，其中核心区19.8万公顷，缓冲区14.575万公顷，实验区31.625万公顷。主要保护范围包括湾腰墩、天桥墩、土豁落、马迷兔、艾山井子、清水沟、火烧湖、后坑子、盐池湾、崔木土沟和卡拉塔格等区域。
敦煌西湖国家级自然保护区属内陆湿地和水域生态系统自然保护区，主要保护对象为湿地生态系统、荒漠生态系统和珍稀野生动植物及其生境。
敦煌西湖国家级自然保护区是干旱荒漠区重要的水源涵养区和蓄水库。湿地面积达9.8万公顷，约占敦煌市湿地总面积的60%，其中芦苇沼泽3.43万公顷。春夏时节，低洼地形成大面积的季节性积水，植被中芦苇群系是面积大、典型的植被类型，在季节性积水的湖盆区，形成了沼泽型芦苇群落。
敦煌西湖国家级自然保护区林地总面积13.76万公顷，占保护区总面积的20.84%。其中有林地1099公顷，疏林地5567公顷，灌木林地67677公顷，宜林地34556公顷，无立木林地28611公顷，林业辅助用地36公顷。
敦煌西湖国家级自然保护区共有种子植物约80种，由于保护区气候干旱，本地植被以超旱生和旱生植物为主，木本植被较少。乔木树种仅有胡杨和梭梭，主要是超旱生和旱生灌木、半灌木和小半灌木，如：膜果麻黄、裸果木、多枝柽柳、白刺、沙拐枣、苏枸杞、霸王、罗布麻等常组成荒漠植被的建群种；草本植物中，芦苇、骆驼刺、甘草等常组成盐化草甸的建群种。
敦煌西湖国家级自然保护区内野生动物有196种，其中鸟类141种，哺乳类32种，鱼类8种，两栖类2种，爬行类13种，鸟类141种，哺乳类32种，总数为196种。保护区的保护动物可分为国家级保护动物、国际公约或协定规定的保护动物。其中，国家Ⅰ级保护野生动物有野骆驼、双峰驼、金雕、黑鹳、小鸨、大鸨、波斑鸨6种；Ⅱ级保护野生动物有赤颈鸊鷉、岩鹭、草原雕、灰背隼、猞猁、鹅喉羚等33种。有益或有重要经济和科研价值的陆生野生动物（简称“三有”动物）有花背蟾蜍、西域（新疆）沙虎、沙蟒、赤麻鸭、黑颈鸊鷉、斑鸫、金眶鸻、赤狐、狼等111种。列入《濒危野生动植物种国际贸易公约》的有黑鹳、白琵鹭、大天鹅、鹅喉羚、狼等36种。列入《中华人民共和国政府和日本国政府保护候鸟及栖息环境协定》的有大白鹭、苍鹭、凤头潜鸭、灰背隼、灰背鸫等32种。列入《中华人民共和国政府和澳大利亚政府保护候鸟及栖息环境的协定》的有大白鹭、金眶鸻、红脚鹬、矶鹬、普通燕鸥、白腰雨燕、家燕、灰鹡鸰、白鹡鸰、黄鹡鸰、黄头鹡鸰11种。
敦煌西湖国家级自然保护区是一个极为典型的内陆湿地、荒漠生态系统和野生动植物类型自然保护区，是一个极为典型的内陆湿地、荒漠生态系统和野生动植物类型自然保护区。区内分布有大面积的、原始的天然植被、珍稀野生动植物和天然湿地，在中国西部生态环境建设中有着极为重要的战略地位，它的兴衰与否关系着敦煌的生态安全。在罗布泊干涸，塔克拉玛干、库姆塔格两大沙漠日趋合扰的形势下，敦煌西湖国家级自然保护区已成为阻挡塔克拉玛干大沙漠东侵甘肃河西走廊的最后一道天然生态屏障，它对保护敦煌乃至中国西部生态平衡，改善区域气候条件，保证敦煌工农业生产和旅游产业的持续健康发展，特别是保护世界文化遗产莫高窟将起到非常重要的作用
