湖北星斗山国家级自然保护区位于鄂西南利川市、恩施市和咸丰县三县（市）境内，分为东西两片。东部星斗山片地理坐标为东经108°57′～109°27′，北纬29°57′～30°10′；西部小河片地理坐标为东经108°31′～108°48′，北纬30°04′～30°14′。保护区总面积68339公顷，属森林生态系统类型自然保护区，其中核心区面积21165公顷，缓冲区面积14932公顷，实验区面积32242公顷。星斗山保护区始建于1981年，2003年经国务院批准晋升为国家级自然保护区。

星斗山自然保护区属云贵高原东北的延伸部分，山地、峡谷、丘陵、山间盆地和河谷平川相互交错，中部突出而平坦，全境地势高于相邻各县（市），是一个地垒式的桌状山区。区内中部平坦开阔，海拔一般在1000～1300米，其周缘高山耸峙，构成鄂西南少有的高山盆地。盆地外缘坡度陡降，形成全区以河谷为主的低山区。保护区属亚热带大陆性季风气候，气候温和，冬无严寒，夏无酷暑，雨量充沛，雨热同期。保护区河流分布呈典型的放射状水系。东部星斗山片主要有毛坝河、马鹿河；西部小河片主要有清江和郁江。

星斗山自然保护区以水杉原生种群及其模式标本产地，秃杉、珙桐、金钱松等古老珍稀孑遗物种及其生境为主要保护对象。保护区历史上未经受冰川等恶劣气候因素的影响，因而至今仍保存着第四纪冰期后残留的、原始而繁杂的古森林植物群落，是古生物的良好“避难所”。据调查统计，保护区内共有维管束植物200科843属2033种，其中蕨类植物30科59属132种，裸子植物8科22属28种，被子植物162科762属1873种。国家一级重点保护野生植物有银杏、红豆杉、水杉、珙桐等，国家二级重点保护野生植物有篦子三尖杉、金钱松、秃杉等。保护区内有野生动物1746种，其中陆生脊椎动物有378种，包括兽类72种，两栖类38种，爬行类42种，鸟类226种；昆虫有22目170科1368种。国家一级重点保护野生动物有金雕、豹、林麝等4种，国家二级重点保护野生动物有猕猴、黑熊、大鲵等46种。