山西庞泉沟国家级自然保护区地处吕梁山脉中段、位于山西省交城县西北部和方山县东北部交界处。保护区地理坐标为东经111°22’33"～111°32’22"，北纬37°47’45"～37°55’50"，总面积10443.5公顷，属森林和野生动物类型自然保护区。其中核心区面积3542.6公顷，缓冲区面积1307.6公顷，实验区面积为5593.3公顷。庞泉沟保护区建立于1980年12月，1986年经国务院批准晋升为国家级自然保护区。1993年被纳入“中国人与生物圈”保护区首批网络成员。
庞泉沟保护区地层属太古界吕梁群，由变质岩和岩浆岩构成，全境属剥蚀强烈的大起伏中山，为穹窿中山地貌；岭脊顶部为古老的夷平面和壮年期山地的地貌组合。受海拔、地形和森林等多种因素的影响，保护区内形成典型的山地气候。地表水源充足，流量相对稳定。庞泉沟区内高差大，形成明显的植被垂直带谱和形态各异的植被群落。
山西庞泉沟自然保护区重点保护世界珍禽褐马鸡及华北落叶松、云杉天然次生林植被。全区有高等植物88科828种，其中，蕨类植物7科12种；裸子植物2科7种；被子植物79科809种。野生动物种类和数量也很丰富。现已发现鸟类38科189种，兽类15科32种，两栖爬行类8科17种，昆虫1000多种。其中国家一级重点保护野生动物有褐马鸡、金雕、黑鹳、金钱豹、原麝5种，还有鸳鸯，鸢、红角鸮等23种猛禽及青鼬等25种国家二级重点保护野生动物，以及苍鹭、金眶鸻、小杜鹃、普通夜鹰等14种山西省省级重点保护动物。