1952年之前，王朗是当地放牧的牧场。1952年10月，川北伐木公司进入白马及王朗林区建立了川北森工局，在王朗进了为期3年的采伐，为宝鸡到成都的铁路修筑贡献了大量的资源。
1959年，中国科学院朱靖等领头在王朗进行科学考察活动，开始规划王朗建立自然保护区的可行性。
1963年，四川省在平武县林区划定一万公顷的范围为自然保护区，保护对象为大熊猫和金丝猴，平武县组织专人对王朗林区进行了考察。
1965年，平武县请示将自然保护区建立在王朗，并设立平武县四川王朗国家级自然保护区管理站，四川省同意平武县人民委员会关于建立四川王朗国家级自然保护区及设立四川王朗国家级自然保护区管理站的意见。建立保护区后，王朗一直由平武县林业局胡家磨经营所代管。
1967年4月，中国科学院、林业部、东北林学院、北京动物园等单位组织人员对王朗保护区进行科学考察。后因文革的动乱考察工作半途而废，考察队员在当地群众帮助下从勿角经广元撤回成都。1968年，继续该次考察活动。
1973年1月，《人民画报》专版介绍了这次考察活动的收获，以及王朗丰富的生物多样性，原始的森林生态系统等，王朗逐渐引起了科学家们的广泛关注。
1976年，一场大地震给周边的地区均造成了非常严重的破坏。王朗处于地震中心区，但由于王朗具有良好植被，大片的原始森林，从而保护了王朗的山体，保护了王朗的森林资源，为野生动物的栖息提供了良好的环境。
1979年，四川省革委会确定王朗国家级自然保护区由四川省、平武县共同领导，以省为主。
2002年，晋升为国家级自然保护区。
四川王朗国家级自然保护区位于四川省绵阳市平武县境内。东经 103 ° 55 ′ —104 ° 10 ′，北纬 32 ° 49 ′ —33° 02 ′，东南面接平武县白马藏族乡，西南面与松潘县黄龙寺接壤，东北及北面与九寨沟县的九寨沟、勿角等为邻。
四川王朗国家级自然保护区附近高的山脉为雪宝顶，在松潘县境内，海拔5588米，是岷山山脉的主峰，其余的高山都是雪宝顶的组成部分。
四川王朗国家级自然保护区大窝凼边境上的拉拉坪是摩天岭西段与岷山山脉的交汇处。摩天岭山脉横亘于县境北部与九寨沟县、甘肃省文县的边境，由一系列近东西向的山脉组成。
四川王朗国家级自然保护区属丹巴－松潘半湿润气候，随海拔分布气候呈现暖温带、温带、寒温带、亚寒带、冰冻带的带谱类型。 受季风的影响，该区形成干湿季节差异。干季（当年 11月至次年4月）表现为日照强烈、降水少、气候寒冷、空气干燥的特点；湿季（5月至10月）的气候特征为降雨集中、多云雾、日照少、气候暖湿。 年均温 2.5-2.9 ℃，七月平均温度 12.7 ℃，一月均温 -6.1 ℃，极端低温 -17.8 ℃，极端高温 26.2 ℃， ≥ 10℃的积温1056.5℃ 。年降雨量 859.9mm ，降雨日数195天，集中在5、6、7月。
四川王朗国家级自然保护区的土壤分布与基岩及水热条件的垂直分布密切相关。海拔由低到高依次分布有山地棕壤，山地暗棕壤，亚高山草甸土，高山草甸土，高山流石滩荒漠土。
四川王朗国家级自然保护区区内主要溪流有长白沟、大窝凼沟、竹根岔沟、西沟、东沟、机械工棚沟等，汇合后为白马河，是涪江上游的主要支流，水力资源丰富，开发潜力极大。
四川王朗国家级自然保护区总面积322.97平方公里。保护区有林业用地面积17833.2公顷。其中有林地面积14115.2公顷，无林地892.6公顷，疏林地98 0.4公顷，灌木林地1845.0公顷；非林业用地14463.8公顷，森林覆盖率49.4%，区内现有活立木总蓄积62259035立方米，其中有林地蓄积6123727立方米，疏林地蓄积127703立方米，散生木蓄积7602立方米，四旁树蓄积3立方米。
四川王朗国家级自然保护区主要保护对象是以大熊猫为主的森林生态系统。
四川王朗国家级自然保护区在动物地理上属于东洋界西南区盆地西缘高山深谷地带，野生动物资源丰富，区系复杂。截止到2008年，四川王朗国家级自然保护区已知有脊椎动物22目64科二百种，其中兽类6目22科58种，鸟类12目32科120种，爬行类2目4科13种，两栖类2目6科9种。上述野生动物中，属国家一级重点保护的野生动物有大熊猫、川金丝猴、牛羚、豹、云豹、斑尾榛鸡、绿尾虹雉等七种，国家二级重点保护野生动物有猕猴、小熊猫、黑熊、大灵猫、小灵猫、猞猁、马麝、林麝、马鹿、藏原羚、鬣羚、白头鹞、血雉、蓝马鸡、红腹角雉、红腹锦鸡、大鲵、细痣鱿螈等28种。
四川王朗国家级自然保护区植物资源丰富，拥有大面积的原始森林，截止到2008年，王朗主要树种有冷杉、云杉、红桦、糙皮桦、方枝柏、杜鹃等。区内有珍稀濒危保护植物和国家重点保护的野生动物有星叶草、独叶草、天麻。
2017年6月底，一群植物爱好者来到王朗国家级自然保护区，调查濒危植物的分布和种群信息。植物科普组织“喵喵植物控”发起人孙海担任了这次活动的专家领队老师。一株天南星属植物引起了大家的关注，经过专家鉴定，这正是消失已久的小南星。
如果不是在草丛中多看了几眼，小南星或许还要在王朗国家级自然保护区“潜伏”下去。
四川王朗国家级自然保护区引入了参与式管理，使参与式管理方式贯穿在王朗保护区的所有工作中。王朗保护区的工作人员通过积极参加ICDP项目，接触了参与式方法，从重大事务决策到日常管理、制度的建立、合作项目等，都引入参与式观念，对推动保护的管理起到了积极的作用；对工作人员进行了定岗定责；制定了内部管理制度；经制定了保护区管理的中长期管理目标和保护管理计划；与国内外多家组织和科研机构建立了密切的联系。经过以上工作四川王朗国家级自然保护区已经从传统的“看山管林”管理方式到以科研、合作为主的半开放式管理方式。
四川王朗国家级自然保护区开展了一系列社区工作；开展了大熊猫及栖息地的监测、巡护工作；重点时段、重点区域加强了巡察；在豹子沟建立了保护站。
人员能力建设方面：对保护区全体职工进行了多次培训，如参与式工作方法、生态旅游、分类经营、非木材林产品开发等。
四川王朗国家级自然保护区与WWF、北京大学、四川省林科院、美国宾夕法尼亚大学、世界银行等单位进行了7个项目的长期合作。
四川王朗国家级自然保护区是中国早建立的以保护大熊猫等珍稀野生动植物及其栖息地为主的野生动物类型自然保护区之一。大熊猫是王朗保护区的主要的保护对象。同时，王朗不仅在于本区域大熊猫资源丰富，栖息地环境优越，而它是中国现存大野生大熊猫种群——岷山A种群的核心组成部份，更是连接九寨沟、松潘、平武、北川等4个县大熊猫栖息地的关键节点，对保护大熊猫有重要意义。
