A Kárpáti Bioszféra-rezervátum a megye legjelentősebb természetvédelmi objektuma, amely az 1968-ban alapított Kárpáti Állami Védett Terület átminősítése révén jött létre 1992-ben. Az 1970-es években részlegei a kárpátaljai Rahói és Técsői járásokat, illetve Ivano-Frankivszk megye szomszédos járásait érintették. Az akkor még Állami Védett Területként működő objektum 12 672 ha-os volt, majd többszöri bővítésen esett át. 1979-ben hozzácsatolták a Széleslonkai-masszívumot (Técsői járás) és a Nárciszok-völgyét (Huszti járás), az ivano-franszkivszki területeit pedig leválasztották. 1990-ben a Kuziji-masszívummal (Rahói járás) bővült.
Zónarendszerét tekintve az összterület 32%-a magzóna, 29%-a pufferzóna, 31%-a átmeneti (antropogén táj) és 8%-a szabályozottan védett zóna. Önálló igazgatósággal rendelkezik, az adminisztrációs központja Rahón található. A rezervátum nyolc területi egységből áll, amelyek 180 m (Nárciszok-völgye) és 2061 m (Hoverla) közötti abszolút tengerszint feletti magasságon helyezkednek el. A nagy szintkülönbség és összetett domborzat miatt egységei eltérő éghajlati, vízrajzi, talajtani és biogeográfiai sajátosságokkal rendelkeznek. Az éghajlati viszonyok a mérsékelten melegtől (Nárciszok-völgye, -4°C januári és +19°C júliusi középhőmérséklettel, valamint 850 mm évi csapadékkal) a hideg hegyvidéki típusig (Csornohora, -6,5–8,5°C, +11–15°C júliusi középhőmérséklettel és 950–1500 mm évi csapadékkal) változnak. A rezervátum 1000 m tengerszint feletti részein (a szvidoveci- és csornohorai egységeiben) számos kárvölgy és az azokban kialakult olvadékvízből táplálkozó kártó (vagy tengerszem) alakult ki, ilyen például a Breszkul-, Felső-, Brebeneszkul-, Neszamovite- és az Apsinec-tó. A rezervátum területének nagyobb részét (44,1 ezer ha) erdő borítja, ez az összterület 82,2%-át teszi ki. Megközelítőleg 5000 hektáron szubalpesi és alpesi rétek húzódnak. A természetközeli erdők aránya 33,3 ezer hektárt tesz ki, ebből 13,2 ezer hektárt tekintünk őserdőnek.
A Kárpáti Bioszféra-rezervátum flóráját 4540 faj képviseli, ebből 787 moszat, 525 moha, 1134 gomba, 752 zuzmó, 1342 edényes növényfaj (az Ukrán-Kárpátok növényfajainak 53%-a, Ukrajna összes edényes növényfajainak pedig 26%-a). A legelterjedtebb növénycsaládok az Asteraceae (184 fajjal), Poaceae (107), Rosaceae (86), Cyperaceae (62), Fabaceae (61), Caryophyllaceae (47), Lamiaceae (46). A területen 297 növénytársulást írtak le. A flóra fajösszetételében az európai (310 faj) és eurázsiai (271 faj) elemek dominálnak. A legtöbb növényfaj a mérsékelt övre jellemző hemikriptofita (félig rejtve telelő) életforma osztályba sorolható.
A rezervátumból 149 edényes növényfaj szerepel Ukrajna Vörös Könyvében. Összesen 6 fajt soroltak a Berni Egyezmény (az európai vadon élő növények, állatok és természetes élőhelyeik védelméről szóló egyezmény) I. függelékébe, 34 faj került fel a CITES (a veszélyeztetett, vadon élő állat- és növényfajok nemzetközi kereskedelméről szóló egyezmény) listájára, 238 fajt vettek fel az IUCN adatbázisába, emellett 176 Európai Vörös Listás faj található itt, továbbá 134 faj szerepel Kárpátalja Regionális Vörös Listáján.
A bioszféra rezervátum állatvilága szintén rendkívül gazdag. A területen honos 3588 állatfaj közül 26 faj a laposférgek (Plathelminthes), 37 faj a fonálférgek (Nemathelminthes), 24 faj a gyűrűsférgek (Annelida), 3018 faj az ízeltlábúak (Arthropoda) törzsébe tartozik. Az ízeltlábúak 260 faja a pókszabásúak (Arachnida), 32 faja a soklábúak (Myriapoda) és 2808 faja a rovarok (Insecta) osztályába tartozik. Megfigyelhetők még 84 puhatestű (Mollusca), 1 körszájú (Cyclostomata), 29 hal (Osteichthyes), 15 kétéltű (Amphibia), 10 hüllő (Reptilia), 193 madár (Aves) és 67 emlősfaj (Mammalia) egyedei is. Az itt élő állatfajok közül összesen 284 faj szerepel valamilyen „színes listán”. Ebből mintegy 115 faj található Ukrajna Vörös Könyvében, 196 faj a Berni Egyezmény függelékeiben, 20 faj a Bonni Egyezmény (a vándorló vadon élő állatfajok védelméről) adatbázisában, 2 faj a CITES listáján, 22 Európai Vörös Listás faj, továbbá 124 faj szerepel Kárpátalja Regionális Vörös Listáján.
