国家级自然保护区位于湖南省西北部的桃源县南部,地处雪峰山脉的东麓、洞庭湖之沅水的南岸,东与常德市鼎城区相连,南与益阳市安化县接壤,西邻桃源县太平铺乡,北与桃源县桃花源风景名胜区相望。
998年桃源县环境保护局以桃环通〔1998〕3号文的形式成立了黑山自然保护区领导小组,并成立了相应的办公室,同年随后成立了黑山县级自然保护区(包括牯牛山国营林场);2000年10月,湖南省人民政府正式发文批准建立黑山省级自然保护区;鉴于保护区要保护的大型猫科动物是以保护区内的乌云界为栖息活动中心并向四周辐射,2003年经省政府批准同意更名为乌云界自然保护区;2006年2月,国务院正式批准建立湖南乌云界国家级自然保护区,总面积为33818 hm2,其中核心区16385hm2,缓冲区7655hm2,实验区9778hm2。2015年11月,国务院批准了湖南乌云界国家级自然保护区范围和功能区调整,调整后的保护区总面积为33339.62hm2,其中核心区16093.72hm2、缓冲区6500.97hm2、实验区10744.93hm2。