Заповедник основан в 1935-м году с целью разработки методов сохранения, восстановления и рационального природопользования экологических систем долины Хопра. Другой важнейшей задачей заповедника явилось сохранение и восстановление популяции Русской Выхухоли.

Находится в юго-восточной части Окско-Донской низменности, в долине реки Хопер. Территориально расположен в восточной части Воронежской области в пределах трех административных районов: Новохоперского, Поворинского и Грибановского.

Территория заповедника вытянута на 50 км вдоль реки Хопер с севера на юг, ширина заповедного массива колеблется от 1,5 до 9 км. Общая площадь заповедника составляет 16,2 тыс. гектаров

Около 80 % площади заповедника покрыто лесами, среди которых преобладают пойменные и нагорные дубравы 80-100-летнего возраста. Уникальны черноольшаники возрастом 70-90 лет. На правом берегу Хопра сохранились участки степи. Значительные площади заняты лугами.

Будучи расположенным в пойме р. Хопер, в паводок затапливается примерно 80% территории, что определяет характер развития природных комплексов в пойме. На заповедной территории расположено около 400 озер и стариц

«Жемчужиной» заповедника является богатство флоры, видовой состав которой насчитывает около 1200 видов высших растений, что позволяет отнести заповедник к одному из самых богатых во флористическом отношении заповедников на равнинах Восточной Европы.

Весьма разнообразна фауна заповедника, в котором обитают лось, косуля, акклиматизированный пятнистый олень, кабан, волк, лисица, барсук, лесная куница. Занесенная в Красную Книгу РФ русская выхухоль является характерным, особо охраняемым обитателем заповедника.

Из 600 видов птиц России, в Хоперском заповеднике и его окрестностях обитает 326, из них 23 вида внесено в Красную книгу РФ, в том числе орлан-белохвост, сапсан, скопа, часто зимуют беркут и могильник, на пролете встречаются дрофа и стрепет.

Климат территории умеренно континентальный.