Организован в 1975 г. В него входят острова Врангеля и Геральда в Северном Ледовитом океане, на стыке Восточно-Сибирского и Чукотского морей. Площадь заповедника 795 650 га. От материка о. Врангеля отделен неглубоким проливом Лонга шириной в 240 км. В длину остров чуть более 100 км, в самой широкой части — около 70 км.
Рельеф гористый. С запада на восток тянутся три параллельные горные системы, обрывающиеся к океану отвесными скалами, изредка разрезаемыми речными долинами. Самый высокий — хр. Южный, вершина которого (гора Советская) имеет высоту 1100 м над ур. м. Южное побережье, участки речных долин между хребтами и обширная тундра на севере представляют собой ровную поверхность, лишь слегка всхолмленную.
В заповеднике много рек, все они снежного питания. Озер мало. Размещены они на побережье или в тундре. Рыбы ни в реках, ни в озерах нет. Лишь иногда в наиболее крупные реки, например, в Гусиную, заходят с моря гольцы.
Растительность представлена арктическими северотундровыми формами. Наличие в центральной части горных массивов обусловливает зональное и вертикальное ее распределение. На вершинах гор растительности либо нет совсем, либо она представлена разрозненными, предельно угнетенными куртинками; несколько ниже простираются лишайниковые и травяно-лишайниковые тундры. Средние склоны гор и верхние террасы рек покрыты травяно-лишайниковыми и дриадо-травяно-лишайниковыми, а местами кустарничко-разнотравными тундрами. В поймах рек травяно-моховые и травяно-кустарничковые тундры. В центральной части, где суровое арктическое дыхание природы выражено слабее, встречаются заросли кустарниковых ив, возвышающихся над поверхностью земли на 50-70 см. В других местах кустарниковые ивняки стелются по земле. В заповеднике зарегистрировано свыше 300 видов растений.
Фауна млекопитающих и птиц в видовом отношении беднее. Из птиц здесь обычны берингов баклан, белый гусь, черная казарка, обыкновенная гага, морянка, кулики тулес и чернозобик, исландский и желтозобый песочники, плосконосый плавунчик; длиннохвостый и средний поморники, чайки моевка, вилохвостая, бургомистр, серебристая, розовая; толстоклювая кайра, чистик, полярная сова, пуночка, чечетка, белая трясогузка. Иногда залетают и гнездятся канадский журавль, некоторые виды гаг, чаще всего гребенушка. Впечатляющи птичьи базары; фоновые виды — чайки-моевки, берингов баклан и кайры.
Несколько десятилетий назад на значительном пространстве северных тундр страны гнездился белый гусь, сейчас же его гнездовья сохранились только на о. Врангеля. Ежегодно в центральной части заповедника гнездится до 100 тыс. этих птиц. Из млекопитающих к местным условиям приспособились копытный и обский лемминги (генетически они отличаются от материковых), песец, белый медведь, иногда забегают росомахи; у берегов острова встречаются морж, лахтак, нерпа.
На склонах гор, где много снега, белые медведи устраивают родильные берлоги (ежегодно их насчитывают до 250). Много медвежьих берлог и на о. Геральда (10 км2), который находится в 70 км восточнее о. Врангеля и входит в состав заповедника. На этом небольшом острове есть также лежбища моржей, а на отвесных скалистых берегах — птичьи базары. В заповеднике сосредоточены самые мощные в мире лежбища моржей. На мысе Блоссом, например, в отдельные годы их скапливается до 75 тыс., а на косе Сомнительной до 20 тыс.
В 1947 г. на о. Врангеля завезли домашних северных оленей. Они прекрасно приспособились к новым условиям, стали значительно крупнее и упитаннее исходных форм, и сейчас их численность (около 6 тыс.) превышает естественную емкость пастбищ. В 1975 г. на о. Врангеля с о. Нунивак (США) завезли 20 овцебыков. Эти звери также адаптировались к новым условиям, и в 1977 г. у них был зарегистрирован первый приплод.
Направление научных исследований заповедника — изучение островной фауны, инвентаризация численности белых гусей, белых медведей, моржей на лежбищах, песцов, северных оленей и овцебыков; наблюдения за ходом жизненных процессов в растительном и животном мире.
