1980年，陕西省人民政府同意建立周至县金丝猴保护区（陕政发字[1980]244号文件）。1982年，经省政府第15次常务会议通过的《陕西省自然保护区划方案》进一步明确：在周至县南部秦岭北坡，建立金丝猴自然保护区。1986年西安市批准成立周至自然保护区筹建处。1988年经国务院批准，周至自然保护区晋升为国家级自然保护区。1989年西安市批准成立“陕西周至国家级自然保护区管理局”。1993年8月，小王涧林场划入周至国家级自然保护区管理局管理。保护区总面积56393公顷，系由原属小王涧林场、厚畛子林场面积中划出；其中国有面积49849公顷，社区用地6544公顷。区内金丝猴集中分布的14个小区被划分为6个核心小区，占总面积49.6%，其余50.4%为实验区。
周至自然保护区位于周至南部秦岭主梁北坡。地理座标为东经107°46′—108°18′，北纬33°43′—33°53′，地跨王家河、板房子、厚畛子3个乡镇。东西长约65公里，南北宽约19公里。东以南叉河为界与小王涧林场相接，南以秦岭梁为界，与宁陕县、佛坪县和佛坪保护区接壤，西以秦岭梁为界与老县城保护区为邻，北与西安市小王涧林场、周至县厚畛子林场相连。
保护区属强烈切割中山山地，山势巍峨，地形复杂，怪石嶙峋，河深谷狭，最高海拔达2900米。由于受海拔和地形的影响，区内四季不明显，呈现夏季短而凉，冬季长而冷，低温多雨，光照不足，气候垂直变化显著。区内年均温6.4℃，年降水量约1000毫米。土壤自下而上为褐土、棕壤、灰化土和高山草甸土。区内溪流众多，入渭河，属黄河水系。
保护区内大片森林植被是秦岭北麓的重要集水区，约占黑河上游集水区总面积的38%，在涵养水源、净化空气、调节气候、保持水土等方面具有显著的生态功能。
秦岭北坡山体高大，沟谷纵横，气势雄伟，森林茂密，在保护区呈现出壮丽独特的自然景观：
高山烂泥湖：位于保护区东南角，与宁陕县交界，面积约15公顷，海拔2300米，地势开阔。因四周高而中间低，其内形成沼泽烂泥而得名，羚牛、黑熊等兽类经常活动于此。
七里一线天：由保护区北部东河口入沟东南而上直通秦岭梁脊。路经七里峡口，但见绝壁峭面如削，直插云天，最狭之处仅有5米，冷风飕飕，不见天日；冬季冰凌百仞悬于九天，历经数月而不化。人行小道沿河蜿蜒缠绕，人称“十五道交河脚不干”，游人行于其间，妙趣横生。
秦岭冷杉林：位于保护区东南部，树形挺拔俊秀，立地岩石雄奇。置身其间，令人豪情奔放，神清气爽，可尽情享受回归自然的美妙感觉。
光头山草甸：位于保护区西南边陲，与佛保、老保交界，海拔2838米，遍地生长一尺多高的杂草，形成一片草甸，远望光秃一片，故名“光头山”，近看则是一片花的地毯。清晨时分，但见雾霭缭绕，云霞腾涌，茫茫云海瞬息万变，如入仙境。羚牛等野生动物活动频繁，易于观察。
周至自然保护区山体巍峨，沟大谷深，小气候多样，植被覆盖率90.5%，活立木蓄积量549万立方米。植物区系以华北植物区系成份为主，含有少量华中植物区系成份，同时杂有横断山脉植物区系成份，具有种类丰富、起源古老、过渡性强烈、分布濒危种、垂直分布明显、类型多样等特点。目前已鉴定的种子植物1069种。有果树类90余种，药用类170余种，芳香油类45种，油脂类22种，纤维类60余种，淀粉类50余种，观赏植物130余种。区内保留一定数量的北极第三纪植物区系成份，如太白红杉、坚桦、构树、紫荆、中槐、酸枣、黄连木、白腊等；同时含有华北平原亚地区、辽东半岛亚地区的区系成份，如枫杨、灰楸、黄连木、香椿、辽东栎；含有横断山脉区系成份，如华山松、刺毛忍冬、羽叶丁香等；含有青藏高原唐古拉地区区系成份的有高山绣线菊、毛茛、大黄等；还有华中、滇、黔等地区区系成份，如领春木、山白树、椴树等。区内有珍稀濒危植物水青树、连香树、山白树、大果青杄、秦岭冷杉、羽叶丁香、华榛、青檀、金钱槭、水曲柳、领春木、天麻、太白红杉、野大豆等14种。
周至自然保护区有脊椎动物267种，其中兽类74种，鸟类160种，鱼类5种，两栖类8种，爬行类20种。属国家重点保护动物29种，其中Ⅰ级保护动物有金丝猴、大熊猫、羚牛、豹、云豹、林麝等6种。金丝猴在区内分布集中，数量较多，共有11群，1210只左右，平均分布密度7.14只/平方公里，平均家域16.8平方公里/群。其活动海拔高度一般在1400—2500米之间，冬季和早春从高山下降至1500米附近落叶阔叶林带低凹避风处，晚春及初夏由低向高活动，盛夏则分布更高。其栖息地主要在落叶阔叶林和针阔混交林内，春食嫩叶，秋食果实，主要食物（植物）种类57种，取食部位116处。
金丝猴为中国特产珍稀动物，有川、滇、黔3个亚种。周至林区是川金丝猴分布的最北限，为全国分布密度最高地区之一。1958年，西北大学生物系师生和陕西省外贸局畜产公司工作人员在秦岭发现金丝猴。1959年，西北大学生物系刘诗峰等专家发表有关秦岭金丝猴的文章。1974年4-5月，周至县农林局在陕西省生物资源考察队协助下，组织80余人的调查队，对周至秦岭野生动物资源进行普查，发现金丝猴909只，羚牛506头，并在老县城发现大熊猫。1981年5月，西北大学生物系陈服官、闵芝兰，陕西省动物研究所罗时有、解文治等专家对秦岭金丝猴资源情况进行专门调查，呼吁“必须尽快建立金丝猴自然保护区”，并以《秦岭金丝猴资源及保护》为题，发出建立秦岭金丝猴自然保护区的建议。
金丝猴灵长目疣猴科，全身披着光亮如丝、长而细密的黄棕色的毛。颈部金黄色，脸青蓝色。雄性身长80多厘米，尾长1米，重20多千克。它通常以植物的叶、花、果实、嫩枝、真菌等为食。喜欢群居，每群由数十只到上百只；群居的金丝猴家族内部和睦，并有不同的社会分工；夏季多在海拔高的山地活动，冬季则转移到海拔低的避风处生活，全年都有交配，3～5月产仔。
