Заповедник на территории Луганской области создан согласно постановлению Совета Министров Украинской ССР от 12 ноября 1968 года в виде двух отделений – "Станично-Луганское" (Станично-Луганский район, нынешняя площадь – 4,98 км2) и "Стрельцовская степь" (Меловский район, площадь – 5,22 км2). 22 декабря 1975 года образовано третье отделение заповедника – "Провальская степь", состоящая из двух близких территориально и по размерам участков – Калиновского и Грушевского, общей площадью 5,87 км2 (Свердловский район). Указом Президента Украины от 21 апреля 2004 года общая площадь заповедника была расширена и на сегодняшний день она составляет 21,22 км2, а суммарная площадь охранной зоны – 16,07 км2.
Основной задачей Луганского природного заповедника является сохранение типичных и реликтовых животных региона и естественной среды их обитания – целинных степей, лесной, луговой и лугово-болотной растительности поймы реки Северский Донец.
В Луганском природном заповеднике охране подлежат 15 видов растений, занесенных в Европейский красный список, 41 вид, включённый в Красную книгу Украины и 4 вида, сохраняющихся согласно Бернской конвенции. В Зелёную книгу Украины включены 15 растительных группировок заповедника, 12 из которых – степные и 3 – водные.
Общее количество видов фауны заповедника насчитывает около 2634 вида, в том числе паукообразных – ориентировочно 250, а насекомых – свыше 2000 видов. Из позвоночных животных здесь обитают 66 видов млекопитающих, 9 –земноводных, 10 – пресмыкающихся, 46 – рыб и 245 – птиц. Из них к Европейскому красному списку отнесены 28 видов, в Красной книге Украины отмечены 102 вида и почти две сотни видов причислены к категории особо охраняемых в соответствии с Бернской конвенцией.
Заповедник был создан с целью сохранения в естественном состоянии типичных и уникальных для степной ландшафтной зоны естественных природных комплексов (целинных степей, лесной, луговой и лугово-болотной растительности поймы Северского Донца) и некоторых видов животных (сурка европейского и выхухоли) в естественной среде их обитания. Ныне заповедник находится в ведении Донецкого ботанического сада Академии наук Украины, обеспечивающего надлежащую охрану и проводящего на его просторах разнообразные научные исследования.
В почвенном покрове заповедных территорий преобладают обычные чернозёмы с содержанием гумуса от 5 до 7%. Климат здесь континентальный со среднегодовой температурой воздуха около +7°С. Температура воздуха наиболее холодного месяца в среднем составляет –9°С (январь), наиболее тёплого – +20°С (июня), хотя максимальная может достигать +34°С. Зима в заповеднике холодная, с невысоким снежным покровом (10-20 см). Весна продолжительная, прохладная, с частыми заморозками, а лето сухое и жаркое. Температура, превышающая +10°С, удерживается на протяжении 160-175 дней. В конце весны и летом часто отмечаются суховеи. Среднегодовое количество осадков составляет 380-400 мм, а в засушливые года – 250-300 мм.
