Организован в 1948 г. Расположен на юге Московской обл., на левом берегу Оки, северо-восточнее дер. Лужки. Площадь 4945 га, из них 4537 га — лесопокрытая и 10 га — водоемы.
Заповедные земли лежат на песчаных террасах Оки, которые полого поднимаются небольшими уступами к северу, в сторону водораздела Оки и Речьмы. Нижние террасы образовались в результате речных отложений, а верхние — в результате древних эрозионных процессов. При отступании ледника на север река откладывала песчаные наносы разной мощности на моренных суглинках, флювиогляциальных песках и каменноугольных известняках. На песчаных отложениях образовались дерново-подзолистые и слабоподзолистые дерновые почвы, а ближе к водоразделу, в северной и восточной частях заповедника, — подзолисто-болотные оглеенные и болотные.
Для рельефа характерны песчаные холмы и валы (Турецкий, Паниковский), поднимающиеся над окружающей местностью на 10-15 м. Они имеют вид дуг длиной до 3 км. В пойме Оки есть участки, огражденные со всех сторон песчаными валами, так называемые долы — особые природные комплексы.
Климат умеренно континентальный. Средняя температура января -10,4° С (минимальная -44°С), июля 18,2°С (максимальная 37° С). Среднегодовое количество осадков 513 мм.
Гидрографическая сеть представлена маленькими речками — Таденкой, Паниковкой и Сушкой, двумя небольшими озерками; есть карстовые воронки, заполненные водой.
Наиболее богаты по составу сосново-липово-дубовые леса с примесью клена и ели, с хорошо развитым подлеском из лещины, бересклета бородавчатого, калины, жимолости, шиповника и др. Они располагаются в средней части заповедника по долинам Таденки и Пани-ковки в местах с близким залеганием каменноугольных известняков. В северной части на моренных суглинках произрастают сосновые леса с примесью ели, березы, осины, дуба и др. Здесь выделены боры брусничные, черничные, кисличные и др., имеется реликтовое сфагновое болото с клюквой, голубикой, багульником, росянкой и другими представителями таежной зоны. К долинам речек приурочены небольшие участки сосны с елью. Здесь проходит южная граница ели.
Самые производительные насаждения сосны (боры зеленомошные) расположены в нижнем течении Таденки на песчаных почвах, подстилаемых водоупорными красными глинами карбона. (Это древнейшая формация, дошедшая до нас с ледникового времени. Начало ее формирования относится ко времени освобождения территории от рисского ледника.) Процветание степных растений под пологом сосняков объясняется южной экспозицией склона долины, а также тем, что окские пески богаты известью.
Степная растительность приурочена к долам, сформировавшимся на участках верхней поймы. Площадь самого большого дола 36 га. Здесь более 50 видов растений степной и лесостепной зон, оторванных от границ основного ареала на 150-600 км. Это ковыль перистый, типчак, рябчик русский, козелец пурпуровый, дрок красильный, чемерица черная, земляника зеленая, зопник клубненосный и др.
Всего во флоре заповедника отмечено 892 вида, из них 29 редких и 18 исчезающих. Из редких видов, кроме перечисленных выше, встречаются башмачок настоящий, ятрышник шлемовидный, ветреница лесная, прострел раскрытый, тюльпан Биберштейна, лапчатка белая и др. Во флоре отмечены таежные, боровые, дубравные и степные элементы.
Животный мир представляет собой обедненный вариант фауны европейских смешанных лесов. Из млекопитающих здесь обитают зайцы беляк и русак, белка, бобр (реакклиматизирован), сони полчок и орешниковая, полевая и лесная мыши, рыжая и серая полевки, лисица, енотовидная собака (акклиматизирована), горностай, ласка, хорек, лесная куница, кабан, косуля (реакклиматизирована), благородный олень, пятнистый олень (акклиматизирован), лось и др. Из птиц встречаются осоед, змееяд, канюк, ястреб-перепелятник, скопа, тетерев, глухарь, рябчик, серая куропатка, бекас, вальдшнеп, клинтух, вяхирь, филин, козодой, желна, большой пестрый дятел, иволга, грач, большая синица, поползень, пищуха, мухоловка-пеструшка, дрозды белобровик, певчий, черный и деряба, пеночка-весничка, желтоголовый королек, лесной конек, скворец, щегол и др. Около 130 видов птиц встречается в заповеднике, в том числе более 100 видов гнездится. Из пресмыкающихся встречены прыткая ящерица, гадюка, уж, веретеница и др.
С 1948 г. в заповеднике существует Центральный зубровый питомник — научный и методический центр советского зуброводства. За годы работы из него вывезено в леса Кавказа, Карпат, Литвы и других районов страны более 160 беловежских и кавказско-беловежских зубров для восстановления численности этого вида в местах былого распространения. Заповедником произведены инвентаризация и детальное картирование основных физико-географических компонентов среды (геоморфологии, рельефа, почв), флоры и фауны позвоночных. Изучается экология важнейших видов животных. Ведутся наблюдения за динамикой компонентов важнейших естественных экосистем. С 1975 г. в содружестве с экспериментальной биосферной станцией Института почвоведения и фотосинтеза РАН здесь проводятся наблюдения и исследования состояния природной среды по физическим, химическим и биологическим показателям в соответствии с задачами биосферных заповедников.
Направление научных исследований заповедника — комплексное изучение экологических систем долины Оки с уникальными участками степной растительности, а также изучение и сохранение чистокровных зубров, разработка и планирование мероприятий по разведению этих животных и расселению их в другие регионы страны.