1984年建立保护区，为新疆维吾尔自治区省级自然保护区。
2006年晋升为国家级自然保护区。主要保护对象为河岸胡杨林生态系统及珍稀动物资源。
塔里木胡杨国家级自然保护区保护区位于新疆巴音郭楞蒙古自治州尉犁、轮台两县境内，地处塔克拉玛干大沙漠北缘，位于我国最长的内陆河－塔里木河中游、巴音郭楞蒙古自治州尉犁、轮台县境内。属戈壁荒漠省、大陆性荒漠、半荒漠生物群落的类型。
地势平坦，海拔800－940m。为冲积洪积平原和沙漠。冲积洪积平原包括塔里木河两岸河漫滩，常年洪水积水洼地、阶地、古老的河道河床，间歇性的河道干沟、平原湖泊周围和沙漠边缘地带等，这些地貌单元为胡杨林及柽柳等灌丛的生长发育及其演替提供了很好的生长地。
保护区为典型的温带大陆性平原区荒漠气候。平均气温9.7－10.8℃≥10℃年积温4040-4210℃，年平均降水量为45.2mm，蒸发量高达1887-2910mm，干热风和大风频繁,8级以上大风年平均为15天。
地表水：20亿立方米比80年代下降57%,洪水期塔里木河在保护区消耗的水量约为2.6-3.2亿立方米。
地下水：99.3%由地表水的垂直入渗转化而来，埋深1-2m,矿化度为1.5克/升，距河道0.5、1.0、1.5km，地下水埋深依次为4.17、5.14、6.15m，地下水埋深与流域内植物类群、地表土壤沙漠化有直接关联。
水量不足且年内分配不均，洪水期时间短，径流量却占全年的80%，枯水期时间长，径流量仅占全年的20%。
保护区属南疆暖温带立地地域、塔里木绿洲立地区、塔里木河域立地亚区，在胡杨保护区内为塔里木河立地小区，包括3个立在类型
1、河漫滩盐化轻壤立地类型。
2、阶地中盐化沙壤立地类型，
3、老河床强盐化沙地流动沙丘立地类型。相对于植被类型，保护区，内分布的土壤类型有：草甸胡杨林土、淡色草甸土、胡杨林土、灌木林土、盐化胡杨林土、盐化草甸土、沙化胡杨林土、风沙土等土类。
塔里木胡杨保护区总面积395420公顷，核心区面积180383公顷，缓冲区面积181996公顷，实验区面积，33041公顷。塔里木胡杨保护区是目前世界原始胡杨林分布最集中、保存最完整、最具代表性的地区。保护区内有一级动物8种，二级动物23种，34科84属130种植物；林地面积达18103公顷。
保护区主要保护对象是塔里木盆地内陆干旱区中以胡杨林荒漠生态系统。
塔里木盆地现保存有胡杨林20多万公顷，木材蓄积量大约460多万立方米，是当今世界胡杨林的集中分布区。原始胡杨林分布最集中、保存最完整、最具代表性的地区。
野生动物中，国家一级保护动物有黑鹳、金雕、白肩雕、白尾海雕、玉带海雕、小鸨、野骆驼（双峰驼）、新疆大头鱼8种，二级保护动物有大天鹅、鸢、苍鹰、棕尾鵟等26种，列入《濒危野生动植物种国际贸易公约》的有小雕、金雕、白肩雕、雕鸮等32种。列入《中日保护候鸟协定》的有大白鹭、大麻鳽、黑鹳、角鸊鷉等41种，列入《中澳保护候鸟协定》的有黄头鹡鸰、黄鹡鸰、白腰杓鹬、矶鹬等13种。属典型的河流湿地，是多种鸟类的繁殖地、迁徙停歇地和越冬地，对以鸟类为主的野生动物的生存繁衍起着至关重要的作用。
保护区分布有许多具有重要科研、经济、文化价值的珍稀濒危野生动植物种类。肉苁蓉为国家二级保护植物，并被列入《濒危野生动植物种国际贸易公约》。
保护区塔里木河湿地和以胡杨、灌木林为主的森林，是一些迁徙性鸟类繁殖地、停留地和越冬地，是进行鸟类保护和科研的良好场所，在全国的野生动物保护全局中起着不可估量的作用。
胡杨是杨柳科胡杨亚属植物，是生活在沙漠中的的乔木树种，是新疆荒漠和沙地上能天然成林的树种，至少有6500万年的历史。
经国家林业局批复，国家和当地政府将投入1108万元，建设新疆塔里木胡杨国家级自然保护区基础设施项目，中央将投资886万元，地方配套解决222万元。资金主要用于保护区内管理站、保护点、检查站、防火瞭望塔以及40公里巡护步道的建设。
罗布泊
罗布泊是省级风景名胜区，位于新疆巴音郭楞蒙古自治州轮台县和尉犁县境内沙漠公路轴线上。属塔里木盆地中北部大漠、塔里木河、原始胡杨林风成和流水地貌。以温带大陆性平原区荒漠气候为主。随着塔里木油田开发与沙漠公路的贯通,形成了以沙漠公路为主轴，集古城、油田、胡杨、塔河、沙漠“五位一体”的塔里木沙漠胡杨风景旅游区。
塔里木胡杨林公园
中部的塔里木胡杨林公园，位于轮台沙漠公路79公里处东侧，面积100多平方公里，南邻胡杨林自然保护区。建于2004年。园内展现了目前世界上最集中、保存最完整的原生胡杨林。
塔克拉玛干大沙漠
南部的塔克拉玛干大沙漠是世界上第二大沙漠，总面积33.76万平方公里，巴州境内有13万平方公里，以流动沙丘为主，沙丘最高达300米左右，形态有沙垄、新月型沙丘链、金字塔沙山等。打开塔里木盆地宝库“金钥匙”的传说广为流传。
区内主要景观有：仑头城遗址、轮南油田功勋2井、沙漠公路、纪念碑、西气东输首站、胡杨林公园、塔河大桥、胡杨雕塑、长河落日、大漠烟火、“绿色长城”、“沙海蜃楼”等。举办过多次各种拉力赛事、极限挑战、探险和胡杨艺术节活动。
