2003年2月19日，经内蒙古大兴安岭林业管理局批准，建立毕拉河盟市级自然保护区。
2004年7月21日，毕拉河自然保护区被国家林业局批准为省部级的自然保护区。
2012年3月5日，被确定为自治区级自然保护区。
2014年12月5日，经国务院办公厅批准，晋升为国家级自然保护区。
内蒙古毕拉河国家级自然保护区位于内蒙古大兴安岭毕拉河林业局达尔滨湖林场和扎文河林场境内，行政区域隶属于内蒙古自治区呼伦贝尔市鄂伦春自治旗诺敏镇，属于大兴安岭北段东麓的森林、灌丛向草原与农牧过度的嫩江流域。
内蒙古毕拉河国家级自然保护区位于大兴安岭东南麓，属大兴安岭东南坡嫩江流域，地质构造属大兴安岭中生代复式背斜构造，褶皱轴向多为东向。跨越喜桂图旗中华力西地槽褶皱带和东乌珠穆沁旗早华力西地槽褶皱带两个次级构造单元，头道桥—鄂伦春深断裂从其境内穿过，受深断裂影响区域内岩浆活动频繁，出露地层以中生代火山岩及火山碎屑岩为主，分布广；元古界、古生代地层零星分布。中生代主要为侏罗系中上统及白垩系下统火山岩及火山碎屑岩，广泛分布；元古界主要为兴华渡口群，零星分布；古生代地层主要是石炭系、泥盆系变质岩零星分布。区域上由于受头道桥—鄂伦春深断裂影响，从泥盆纪后经历多次构造运动，特定的地质构造环境奠定本区岩浆活动、火山活动、变质作用的多期性、长期性、复杂性，与成矿作用关系较密切。侵入岩活动存在华力西期、燕山期二期岩浆侵入旋回。本区地质构造复杂，经历三个大的发展阶段，即元古代硅铝壳形成阶段；加里东—华力西期西伯利亚板块南部大陆边缘发展阶段；中生代板内构造发展阶段。依据沉积建造、岩浆活动、构造变动等特征可划分为五个构造层，即元古代构造晚元古—早古生代构造层、晚古生代构造层、中生代构造层及新生代构造层。早期以板块的“开”、“合”为特征，形成不同类型的板缘构造；晚期受太平洋板块对亚洲大陆的挤压和俯冲作用的影响，形成一系列NE（北东）—NNE（北北东）向为主导的板内构造，包括各种断裂构造，火山喷发带及岩浆活动带，总体显示“活化”特征。测区构造演化总趋势是：由板缘构造向板内构造演变，板块刚性不断增强，板内构造愈来愈复杂多样。形成的岩石主要有花岗岩、玄武岩、花斑岩、碎屑灰岩、凝灰岩。
内蒙古毕拉河国家级自然保护区地貌的构成主要是中生代末期、第三纪早期具备雏形。中生代末期以前，大兴安岭为上升隆起的构造活动，中生代末期、第三纪早期，构造活动比较平静，大兴安岭山地遭受剥蚀、夷平作用，这种状况一直延续到第三纪晚期。第四纪时期，大兴安岭山地又倾斜式大面积隆起，地壳缓慢上升，松嫩平原间歇性下沉，由于两者垂直运动幅度不大，从西北蜿蜒伸入到旗内的数道大兴安岭余脉，没有深沟峡谷，峭壁陡崖，相对高差一般不超过500~600米，地面坡度都小于40°。这是区内地形地貌的第一特点。第四纪后，由于气候条件曾发生较复杂的变化，在地壳的内、外力综合作用下，低山和丘陵的顶部变得圆滑，形成较宽阔的河谷平原。这是保护区地形地貌的第二特点。保护区地貌分为山地、丘陵、河谷、平原等类型。保护区地形高差变化较小，海拔高度在377~886米之间，地势北高南低，由西北向东南缓慢倾斜。
内蒙古毕拉河国家级自然保护区属中温带湿润、半湿润大陆性季风气候。由于纬度偏高，远离海洋，加之大兴安岭的屏障作用，使湿润的海洋性气候团的影响减弱，境域大部分时间在西伯利亚高压的控制之下，形成区域气候特点：春季多风，降水稀少，气温多变；夏季温和，降水集中；秋季降温剧烈，霜期早；冬季漫长严寒。年平均温度为﹣1.1℃，极端最高气温35.4℃，极端最低气温-46.0℃。≥10℃的年积温2014.4℃。年平均降水量为479.4毫米，降水主要集中在六、七、八月份，无霜期130天左右。主要风向为西北风，年平均风速为1.9米/秒。
内蒙古毕拉河国家级自然保护区内为地形起伏较大的山地，受东南海洋性湿润暖气流影响，年均降水量479.4 mm，产汇流条件好，水蚀作用强，河网较发育，是嫩江上游主要产流区。保护区主要河流有毕拉河、扎文河、毕二沟河等，毕拉河流经保护区23 km；扎文河流经本区11km，注入毕拉河；毕二沟河发源于本区并流经35km，区内河流交错，水澈透明。流域内树木繁茂，植被良好，水土流失轻微，河流含沙量甚小。
毕拉河位于大兴安岭北段东麓，属诺敏河大支流，流经毕拉河林业局83km，流经保护区境内23km。毕拉河源头位于大兴安岭森林腹地，毕拉河流域拥有嫩江西岸大的高山湖泊——达尔滨湖、大兴安岭长的峡谷和面积广阔的火山熔岩群。河流沿岸生态与环境良好，无任何工矿企业，河水清澈、无污染、鱼类种类繁多。
毕拉河上游两岸植被茂盛，河水平缓，到中下游河水进入大兴安岭的一条大峡谷，峡谷长约数十千米，深30~50m，两岸宽约100~150m，是火山喷发时冲击出的沟壑。毕拉河水从峡谷穿梭而下，峡谷两岸植被大多为针叶、阔叶混交林；河床遍布火山熔岩。河水清澈、水流湍急，水深1~1.5m。河水流动的声音，在数百米之外都可以听得真真切切。毕拉河流域地质奇特、植被类型多样、自然生态平衡，极具旅游、科考、保护价值。
此外，保护区内的扎文河，流经该区域北部约11km，平均河宽20m，平均水深1.5m，流速0.4m/s。保护区内的毕二沟河，全长约35km，平均水深1~3m，平均流速0.3~0.7m/s。
毕拉河自然保护区受大兴安岭地形及森林植被的影响，在全市内属弱风区。大兴安岭山脉阻挡西北寒流南下，茂密的森林具有明显的防风效应。年平均风速为1.9 m/s。月平均风速以春季最大，夏季最小，年最大风速在20~24 m/s（主要出现在春季），年内各月盛行风自北向南依次为西、西北及北风，主要风向为西北风。
2006年年均风速1.9 m/s。3月最大风速2.6 m/s；11月最小风速1.6 m/s。全年17 m/s以上的大风日数11 d，其中3~6月大风日数8 d，8月大风日数3 d。2007年年均风速1.9 m/s。5月最大风速2.7 m/s；12月最小风速1.4 m/s。全年17 m/s以上的大风日数4 d，其中5月大风日数4 d。2008年年均风速1.9 m/s。5月最大风速2.1 m/s；12月最小风速1.5 m/s。全年17 m/s以上大风日数2 d，6、7月各1 d。2009年年均风速1.9 m/s。3月最大风速2.2 m/s；12月，最小风速1.4 m/s。全年大风日数3 d，其中4月大风日数2 d，7、9月各1 d。2010年年均风速1.9 m/s。5月最大风速3.1 m/s；2月和7月，最小风速1.5 m/s。全年17 m/s以上大风日数5 d，均在5月。
内蒙古毕拉河国家级自然保护区东与巴提克林场接壤，南与大二沟林场相邻，西与北大河林场毗邻，北与羊其河林场相接，地理坐标介于东经123°04′28.9″～123°29′16.1″，北纬49°19′39.5″～49°38′29.7″之间。保护区总面积为56604公顷，其中核心区面积23009公顷，缓冲区面积20289公顷，实验区面积13306公顷。
内蒙古毕拉河国家级自然保护区重点保护对象为森林沼泽、草本沼泽以及珍稀濒危野生动植物等。
截至2012年，内蒙古毕拉河国家级自然保护区有高等植物703种，其中被子植物565种，裸子植物3种，蕨类植物33种，苔藓植物102种；低等植物中大型真菌124种；地衣51种；藻类植物240种；国家II级重点保护植物3种，有钻天柳、黄檗和野大豆；区级珍稀林木保护植物12种。
截至2012年，内蒙古毕拉河国家级自然保护区有脊椎动物322种，其中兽类45种，鸟类228种，爬行动物7种，两栖类动物6种，鱼类35种，圆口类1种；无脊椎动物昆虫335种；环节动物6种，软体动物门10种；节肢动物门（除昆虫纲外）有18种。有国家重点保护动物45种，其中国家I级重点保护动物5种，国家II级重点保护野生动物40种。野生动物主要有野猪、狍子、赤狐、貉等。
