Организован в 1935 г., в современных границах существует с 1969 г. Расположен в Курской и Белгородской областях; представлен пятью разобщенными участками: Стрелецким, Казацким, Ямским, Баркаловкой и Букреевыми Бармами. Площадь 4795 га, из них 1560 га — лесопокрытая.
Заповедная территория лежит на Среднерусской возвышенности в пределах Воронежского кристаллического щита (на высоте 230-263 м над ур. м.); Стрелецкий и Казацкий участки расположены на водоразделе Сейма и Пела, Ямской — на водоразделе Оскола и Северского Донца, Баркаловка и Букреевы Бармы — на водоразделе Оскола и Кшени.
Рельеф обусловлен древней эрозией: водоразделы прорезаны довольно глубокими балками. На участках Букреевы Бармы и Баркаловка дно балок местами углублено до 100 м относительно водоразделов (эти участки особенно густо рассечены балками). Карстовые явления в форме воронок и цирков отмечены на Стрелецком, Казацком и Баркаловском участках. Для микрорельефа характерны степные блюдца (диаметр 20-30 м при глубине до 1 м) и бугорки (диаметр до 2 м, высота до 20 см). Бугорковый микрорельеф образовался в результате жизнедеятельности сусликов, полевок, слепышей и других роющих животных.
Заповедник беден водой: только на участке Баркаловка есть несколько ключей.
Почвы — мощные целинные черноземы с мощностью гумусового горизонта до 90 см. Выделяются три подтипа черноземов: типичные, выщелоченные и оподзоленные. Наиболее распространены типичные и выщелоченные. Одной из особенностей черноземов является хорошо выраженная их структура. Уровень грунтовых вод находится на глубине 12-16 м.
Климат умеренно континентальный, среднегодовая температура 5,3° С. Средняя температура января -9° С, июля 18,7° С. Продолжительность периода с температурой воздуха выше 0° С — около 230 дней. Годовое количество осадков 570 мм, около 70% из них приходится на апрель — октябрь.
Территория заповедника относится к зоне лесостепи, и растительность его соединяет в себе черты северных или луговых степей и дубрав. Степная растительность представлена на всех участках. За вегетационный период аспект степи меняется несколько раз в зависимости от цветения тех или иных видов (для Стрелецкой степи, например, выделено 11 аспектов). Травостой густой и многоярусный, что объясняется большим разнообразием жизненных форм растений. Характерные виды луговых степей — костер прямой, пырей средний, василек шероховатый, ковыли перистый и узколистный, тимофеевка степная, шалфей луговой, таволга шестилепестная, горицвет весенний, герань кроваво-красная, типчак, сон-трава, незабудка Попова, ирис безлистный, василек Маршалла, земляника зеленая, гиацинтик беловатый и др.; из кустарников характерны вишня степная, бобовник, ракитник русский, терн и др.
В заповеднике есть низинное тростниково-осоковое болото; в Баркаловке и Букреевых Бармах встречается растительность сниженных альп, сочетающая в себе реликтовые растения и элементы пришлых флор. Характерные виды — волчеягодник Юлии, шиверекия подольская, володушка многожилковая, истод сибирский, осока низкая, дендрантема Завадского, тимьян меловой, овсец пустынный, солнцецвет монетолистный и др. Часть территории заповедника занята лесной растительностью, преимущественно дубравами (в основном порослевого происхождения), образованными дубом черешчатым с небольшой примесью осины, ивы козьей, яблони, груши, рябины, черемухи и др.
Флора заповедника насчитывает 876 видов сосудистых растений, из них 86 видов особенно редких для заповедника: лук метельчатый, проломник Козо-Полянского, астрагалы волосистоцветковый и пушистоцветковый, гвоздовик полулунный, золототысячник малый, ладьян трехнадрезанный, хвойник двухколосковый, зорька, пион узколистный, лютик иллирийский и др.
В фауне зарегистрировано 205 видов наземных позвоночных животных, в том числе 40 — млекопитающих: 18 видов грызунов, 10 — хищников, 5 — насекомоядных, 3 — копытных, 2 — рукокрылых, 1 вид зайцеобразных. Характерные виды — лось, косуля, кабан, лисица, барсук, лесной хорь, ласка, горностай, куницы лесная и каменная, заяц-русак, серая и рыжая полевки, обыкновенный хомяк и обыкновенный слепыш, крапчатый суслик, большой тушканчик, землеройка, кутора, обыкновенная бурозубка, рыжая вечерница, нетопырь Натузиуса и др.
В заповеднике около 150 видов птиц. Среди гнездящихся погоныш, коростель, бекас, вальдшнеп, серая куропатка, перепел, обыкновенная горлица, вяхирь, вертишейка, большой пестрый дятел, кобчик, чеглок, пустельга, черный коршун, обыкновенный канюк, тетеревятник, болотная и ушастая совы, ворон, соловей, речной сверчок, варакушка, луговой чекан, черный дрозд. Пролетают или зимуют белая сова, канюк-зимняк, снегирь, пуночка, лапландский подорожник, чечетка, рогатый жаворонок и др.
Встречаются 8 видов земноводных — зеленая жаба, обыкновенная чесночница, остромордая, травяная и озерная лягушки, краснобрюхая жерлянка и др.; из пресмыкающихся — степная гадюка, обыкновенный уж, прыткая и живородящая ящерицы, ломкая веретеница, болотная черепаха.
