黑龙江茅兰沟国家级自然保护区位于黑龙江省东北部，小兴安岭北坡，嘉荫县境内，南临汤旺河林业局施业区，西与乌伊岭林业局接壤，北与嘉荫县的乌云林场相邻，东临黑龙江。保护区地理坐标为东经129°32′50″～129°54′46″，北纬48°52′00″～49°10′09″，总面积35868公顷，属森林生态系统类型自然保护区。其中核心区面积12904公顷，缓冲区面积11960公顷，实验区面积11004公顷。茅兰沟保护区建立于2002年，2013年经国务院批准晋升为国家级自然保护区。

茅兰沟自然保护区大多为漫岗丘陵区，地势西高东低，平均海拔250米左右。保护区属温带大陆性季风气候，其特点是：冬季漫长、干燥、严寒；夏季温和多雨；早春低温多雨雪易涝，暮春少雨易干旱；秋季降温迅速，常有冻害发生。区内河流均发源于小兴安岭，流入黑龙江，属黑龙江水系。

茅兰沟自然保护区重点保护森林生态系统及赖以生存的珍稀濒危野生动植物资源。据调查统计，保护区内共有高等植物149科396属753种，其中苔藓植物48科80属103种，蕨类植物12科24属40种，裸子植物1科4属6种，被子植物88科288属604种。国家二级重点保护野生植物有红松、紫椴、野大豆等7种。保护区有脊椎动物79科311种，其中兽类17科52种，鸟类42科198种，两栖爬行类8科17种，鱼类12科44种。国家一级重点保护野生动物有紫貂、原麝、中华秋沙鸭、金雕等8种，国家二级重点保护野生动物有棕熊、黄喉鼬、水獭、鸳鸯等37种。