小五台山地处燕山—太行山山系，太行山脉北端，吕梁运动期始成太行山雏形；燕山运动时，形成新华夏式褶皱带；喜马拉雅运动时，由于山体的剧烈抬升和强烈断裂，形成了以东、西、南、北、中五座山峰为主体的众多山峰和峡谷，其中海拔在2000米以上的山峰有130多座，东、西、南、北、中台等五座山峰，海拔均在2600米以上，主峰东台海拔2882米，为太行山主峰、河北最高峰。除上述山峰外，西山山脉的灵山、东灵山、西灵山等山峰也在保护区内，其中灵山为西山山脉的主峰、北京西部最高峰，海拔2420米。
小五台山山峰林立，峡谷纵横，森林茂密，溪流遍地，是华北地区生物多样性丰富的区域之一，具有重要的保护价值。为了保护该区独特的自然生态系统和野生动植物及其栖息地，1983年11月经河北省人民政府批准，在蔚县小五台山林场、涿鹿县杨家坪林场、涿鹿县岔道林场山涧口营林区的基础上建立了小五台山省级自然保护区。2002年7月经国务院批准，晋升为国家级自然保护区。河北小五台山国家级自然保护区属于“自然生态系统”类别中“森林生态系统”类型的自然保护区，主要保护对象是暖温带森林生态系统和褐马鸡等国家重点保护野生动植物。
保护区位于河北省西北部，东与北京市门头沟区接壤，距北京市区125千米，北距张家口市150千米。地理坐标范围东经114°47′8″~115°28′56″，北纬39°50′41″~40°6′30″，地理区位十分重要。保护区的林地在张家口市蔚县和涿鹿县境内，总面积26700公顷，东西长约60千米，南北宽28千米，周边绵延300多千米，涉及10个乡镇66个自然村约20000人。
保护区现为正处级建制，直属河北省林业厅，编制123人。保护区实行管理局、管理区、管护站三级管理体制，管理局设行政办公室、党委办公室、人事劳资科、计划与资金管理科、资源管理科、宣传教育科、多种经营科、防火办公室等8个职能科室，下辖森防站、金河口管理区、杨家坪管理区、山涧口管理区4个直属机构和19个管护站。2004年省森林警察总队在保护区成立了小五台山森林警察支队，设立了4个林区治安派出所，森林公安编制23人。2006年，王喜洞坑木林场经河北省人民政府批准并入保护区，林场总面积3338公顷，编制48人。
小五台山地形地貌的复杂性和水热条件变化的特点决定了植物群落的多样性。按照《河北植被》中的植被分类系统，小五台山的植被可以划分为7个植被型，18个群系组和35个群系，7个植被型即针叶林、针阔叶混交林、阔叶林、灌丛、灌草丛、草甸、沼生植被。针阔叶混交林是小五台山植被的主体，主要有油松、蒙古栎混交林，华北落叶松、白桦混交林，云杉、冷杉、红桦混交林等。根据山体的海拔高度及水热条件的垂直变化，又可以将小五台山植被垂直带谱自山顶至山基划分为亚高山草甸带、亚高山灌丛带、针叶林带、针阔混交林带、落叶阔叶林带、人工油松林带、次生灌丛带和农田林果带。以上完整而典型的植被类型构成了小五台山自然生态系统主体，为物种多样性和遗传多样性提供了广阔的生存空间，特别为褐马鸡、金钱豹等珍稀野生动物提供了生存栖息环境，造就了保护区独特的地位和保护价值。
小五台山地区植物种类繁多，是华北地区植物种类丰富的地区之一。经调查区内分布野生高等植物1637种，其中，苔藓植物38科，98属，共244种；隶属于118科530属，蕨类植物16科24属60种；裸子植物4科9属13种；被子植物98科497属1320种。以菊科、禾本科、豆科植物种类最为丰富。在木本植物中，以桦属、松属、落叶松属、云杉属、栎属、杨属林木为主，构成小五台森林植被的建群种或优势树种。保护区资源植物较多，据初步调查，观赏植物有367种，中草药植物有390种，牧草饲料植物593种。根据国家2005年公布的试行条例，保护区分布有国家重点保护植物33种，其中一级保护植物有大花杓兰、杓兰和紫点杓兰；二级保护植物主要有野大豆、黄檗、刺五加等；有臭冷杉、小五台银莲花等珍稀极小种群植物；以小五台命名的模式标本植物5种，即小五台蚤缀、小五台风毛菊、小五台柴胡、五台山延胡索、小五台银莲花。
小五台山自然保护区在动物地理区划位置上隶属古北界华北区。经调查发现保护区分布陆栖脊椎动物共计139种，隶属于4纲19目55科，包括两栖类2种，爬行类7种，鸟类98种，哺乳类32种。根据河北省林业局2006年公布的河北省重点保护陆生野生动物名录，保护区分布有国家重点保护野生动物22种：国家一级保护动物6种，分别为褐马鸡、金雕、白肩雕、大鸨、黑鹳和豹。褐马鸡是世界珍禽、中国特有、国家一级保护野生动物，在国际上，褐马鸡被誉为“东方宝石”，和“国宝”大熊猫齐名。金钱豹华北亚种属国家一级保护动物，中国特有亚种。国家二级保护动物有鸢、苍鹰、勺鸡、雕鸮、斑羚等16种。河北省重点保护野生陆生动物27种。保护区的动物物种丰富度指标在我国北方是比较高的地区之一。
经过调查发现，小五台山自然保护区分布有昆虫4纲25目254科1603属2776种，其中，原尾纲2目4科5属5种，占该区科总数的1.25%、属总数的0.28%，种总数的0.16%；双尾纲1目1科1属1种，占该区科总数的0.31%、属的0.06%和种的0.03%；弹尾纲1目4科5属6种，占该区科总数的1.25%、属的0.28%和种的0.19%；昆虫纲23目245科1592属2764种，分别占小五台山总数据的79.31%、76.32%、89.69%和89.45%。科级组成以鞘翅目（49科）、半翅目（44科）、鳞翅目（38科）和膜翅目（34科）最多，分别占科级总数的15.26%、13.70%、11.84%和10.59%，鳞翅目（905种）、鞘翅目（564种）、膜翅目（412种）和双翅目（407种）这4目昆虫共占昆虫总种数的82.42%，构成保护区昆虫区系的主体。
保护区自1983年建立以来，走过了三十年的历程，在国家林业局、省林业厅、当地党委政府的领导和支持下，保护区干部职工求实创新、艰苦奋斗，取得了令人瞩目的成就。保护区晋升国家级后，编制了总体规划(2002-2010)，成功实施了两期保护区建设项目，以及防火和能力建设项目，基础设施得到改善，资源保护、科研监测和宣传教育体系初步建立。
资源保护是自然保护区的基础工作、首要工作，主要包括森林防火和野生动植物资源保护。在森林防火工作中，保护区始终坚持预防为主、积极消灭的方针，每年10月1日到翌年5月31日严禁任何人进山，清明节期间控制上坟烧纸，五一劳动节期间控制烧秸秆、燎地边，不断加强专业扑火队建设，取得了30年来无大的森林火灾的成绩。在资源保护工作中，大力开展保护宣传，保护区内坚决实行禁牧、禁采、禁猎，严格实行进山证制度，禁止游人、以及无关人员进入保护区，最大限度地减少人为活动对野生动植物的干扰，使保护区内野生动植物资源得到保护和恢复，确保了褐马鸡等重点保护野生动物栖息地的完整和安全。
对保护区内野生动物及其栖息地的研究和监测，对于野生动植物保护、管理和种群恢复具有重大意义。保护区积极与省内外各大院校、科研院所和各保护区兄弟单位合作开展了一系列的科研和监测工作。
1981年，根据1979年林业部等八个部委联合签发的关于加强自然保护区管理区划和科学考察工作的通知及河北省农委（1981）7号文件精神，以河北省林业厅为主，邀请河北省科学院，对小五台山自然保护区自然资源进行了初步考察。1987-1993年，河北省林业厅、河北师范大学生物系、雾灵山保护区和小五台山保护区联合开展调查，获得了大量的标本和观察数据，并参阅有关文献资料，编写了《雾灵山、小五台山自然保护区陆生脊椎动物研究》，由中国科学技术出版社出版。1988年，保护区 2次组织小五台山生物多样性本底调查，并编辑印刷内部资料《小五台山植物》。1990年，由中国科学院微生物研究所和保护区菌物考察队对小五台山进行了菌物考察。1995-1998年，保护区成立褐马鸡课题组，对小五台山褐马鸡分布、种群数量和生物学特性进行了全面调查，经调查统计小五台山褐马鸡数量为2420只左右，主要分布于保护区的核心区。2001年保护区邀请中国林科院宋朝枢先生，共同编撰了《河北小五台山自然保护区综合科学考察报告》。2005年以来，保护区依托河北师范大学的专家和研究生队伍，在保护区开展了系统的植物学野外考察，采集了大量标本，经过研究和鉴定，广泛查阅相关文献，共同完成了《小五台山植物志》的编辑工作，2012年，利用林业国家级自然保护区专项补助资金，由科学出版社出版。2007-2010年，保护区邀请省森防站退休专家徐志华先生，成立昆虫考察组对区内昆虫资源进行了本底调查，目前正在编写相关资料。2007-2009年，依托河北大学动物学国家重点（培育）学科和河北大学河北省无脊椎动物系统学与应用实验室，组织国内20多个大学和科研机构，在保护区进行大范围昆虫资源考察，进一步扩大和深化了昆虫资源（含蜘蛛）考察内容，获得了10多万件珍贵标本，经专家鉴定和对已有资料分析整理，本次发现保护区新纪录昆虫和蛛形动物2434种，昆虫增加2354种，蛛形动物增加314种，发现16个新种（目前共计62种），中国新纪录6属和29种、河北新纪录334种，小五台山及其毗邻地区的特有昆虫（也称土著昆虫）63种。这些基础研究为保护区资源的有效保护和恢复提供了科学可靠的理论依据。
向公众普及自然知识是保护区保护与发展的需要，也是保护区的责任和义务。我国自然保护区起步相对较晚，尚未得到社会的普遍了解和充分支持，这就需要广泛的，持久的宣传教育，逐步提高人们对自然保护重要性的认识，使人们自觉加入野生动植物保护者行列，促进生态文明建设。多年来，保护区面向学生和自然爱好者，开展了大量的教学实习、夏令营和科考活动，成为北京师范大学、河北师范大学等多所学校的教学和科研基地，2000年被宋庆龄基金会命名为“宋庆龄基金会野生生物基金管理委员会青少年科普教育基地”，2010年被省科技厅授予“河北省青少年科技教育基地”，2012年，被中国林学会授予“全国林业科普基地”。2009年建立了杨家坪科普展览厅，2011年建立了保护区官方网站，创办了保护区内部刊物《小五台山》，2012年建立了小五台山自然博物馆，在新浪网开通了小五台山官方微博，为提高公众自然保护意识做出了积极努力。
在长期的保护和管理下，区内植被得到恢复，生态环境得到改善，生物多样性明显增加。保护区建立以来，森林覆盖率由1986年的54.9%增加到76.4%。在1999年和2006年，河北师范大学教授赵建成先后发现并命名苔藓新种中华大帽藓和亚洲大帽藓。2008年，中科院院士王文采发现并命名小五台银莲花。2012年11月，监测发现多个褐马鸡种群，以及勺鸡、赤狐、斑羚、豹猫。2013年4月监测发现金钱豹华北亚种。
