湖北木林子国家级自然保护区始建于1983年。
1988年湖北省人民政府批准为省级自然保护区，成为湖北省省级自然保护区之一。
2012年1月21日经国务院批准成立国家级自然保护区。
木林子保护区地处武陵山余脉，位于湖北省恩施土家族苗族自治州鹤峰县北部，东经109°59′30〞─110°17′58〞，北纬29°55′59〞─30°10′47〞。
保护区属武陵山余脉，位于中国西部高山到东南低山丘陵的过渡地带，群山起伏、幽谷深坠、溪涧长流。地形大致是南北高、中间低，山脉由南向北延伸的一个狭长地带。海拔1100~2095.6m，主峰牛池属湖北长江以南的第一高峰。
属中亚热带湿润季风气候，年均温15.5℃，绝对高温39℃，绝对低温-17.1℃，年均降水量1700~1900mm，年均相对湿度82%，无霜期270~279d。自然土壤由低到高有山地黄壤、山地黄棕壤、山地棕壤。
维管束植物203科918属2689种，属国家保护重点的有30种。陆生野生动物有302种，隶属4纲26目75科190属，其中，国家重点保护55种，属于一级的5种。
木林子分布有维管束植物185科837属1752种，其中国家级重点保护野生植物15种；陆生野生动物有302种，其中国家重点保护野生动物53种。
综合面积20838公顷，其中核心区7634公顷、缓冲区5621公顷、实验区7583公顷。
主要保护对象为：典型的中亚热带常绿落叶阔叶混交林生态系统，包括原始天然林的以佰乐树、珙桐、水青树等为主的植物群落，以及多种濒危动植物及其栖息地。
保护区实行局、站、点三级管理体制，设置了保护点和哨卡，聘请了专门的护林员，制定了工作制度，从管理局直到各护林员，明确岗位职责、岗位目标，建立了管理体制。
木林子自然护区是武陵山脉北段的绿色屏障，其特殊的地理位置及其重要的生态功能，被列为中国优先保护领域和具有全球意义的生物多样性关键地区，是华中地区为重要的生物基因库，具有重要的综合生态价值。自20世纪80年代以来，先后有中国林科院、湖北省林科院、华中师范大学、华中农业大学、复旦大学、中国地质大学等单位的50多位专家学者来木林子进行考察研究。木林子是一片保存完好的原始森林，集古老、濒危于一体，具有极高的保护和科研价值。
