石首糜鹿国家级自然保护区南面紧接长江，北面和东面为长江故道环绕，西面是防洪民堤，堤内为农业区，面积1567公顷。石首麋鹿自然保护区以其良好的湿地生态环境、丰富的生物多样性、成功的麋鹿野生繁育实践赢得了国内外专家学者的广泛赞誉和社会各界的高度关注。2004年，北京市科委组织召开的“麋鹿重引进项目”科技成果鉴定会上，专家们一致认定石首麋鹿保护区建立了世界上摆脱对人类依赖、可自我维持的野生种群，结束了数百年来无野生麋鹿的历史，是中国物种重引进的成功典范。保护区既是黑鹳、东方大白鹳、天鹅、大鸨等国家一级保护动物的主要栖息地，也是濒危水生动物“长江女神”白鳍豚迁地之处。保护区的生物多样性被生物学家称为“湿地基因库”。
截至2011年，保护区初步统计共有植物64科168属238种。从故道浅水区到沿岸洲滩逐渐向高处分布，有湖泊植被的沉水植物，如眼子菜、苦草等；浮水植物如菱、芡实、浮萍等；挺水植物如茭白、荻、芦苇等及沼泽植被的丰富草类，如苔草、蓼、水灯心、稗草、蒿类和多种豆科植物，其中以芦苇和荻群落为主，也有比较开阔的浅滩草地和成片的旱柳灌丛。
截至2011年，保护区内的脊椎动物以鸟类为丰富，共有鸟类14目28科45属60种。鸟类中有国家重点保护鸟类11种，其中一级保护3种（白鹳、黑鹳、大鸨），二级保护8种。此外，还有分布有丰富的两栖爬行类动物和鱼类。
保护区位于湖北省石首市天鹅洲长江故道区，地理坐标为东经112°33′，北纬29°49′。
天鹅洲故道是1972年长江自然裁弯形成，由遗留的长江故道、故道围绕的小岛和故道外的边滩组成。麋鹿自然保护区位于其边滩中，属典型的近代河流冲积物沉积而成的洲滩平原。该地海拔在31~36m。
保护区属中亚热带湿润季风气候。年均气温16.5℃，极端高温38.6℃，极端低温-14.9℃。年平均降雨量1200mm以上，相对湿度82%，年均无霜期261天。
保护区内土壤形成历史不长，成土母质单一，主要土类为草甸土及潮土，质地为轻壤和沙壤，有机质含量高，潜在营养丰富。
1991年11月18日，保护区湖北省人民政府批准建立。
1998年8月18日，国务院批升保护区为国家级自然保护区。
2005年，保护区内麋鹿保护项目分别获得北京科技进步奖和中华环保基金会、国际野生救援会颁发的首届“中国野生资源保护金奖”，石首市也因此被中国野生动物保护协会授予“中国麋鹿之乡”的称号。
