小五台山地处燕山—太行山山系，太行山脉北端，吕梁运动期始成太行山雏形；燕山运动时，形成新华夏式褶皱带；喜马拉雅运动时，由于山体的剧烈抬升和强烈断裂，形成了以东、西、南、北、中五座山峰为主体的众多山峰和峡谷，其中海拔在2000米以上的山峰有130多座，东、西、南、北、中台等五座山峰，海拔均在2600米以上，主峰东台海拔2882米，为太行山主峰、河北最高峰。除上述山峰外，西山山脉的灵山、东灵山、西灵山等山峰也在保护区内，其中灵山为西山山脉的主峰、北京西部最高峰，海拔2420米。
小五台山山峰林立，峡谷纵横，森林茂密，溪流遍地，是华北地区生物多样性最丰富的区域之一，具有重要的保护价值。为了保护该区独特的自然生态系统和野生动植物及其栖息地，1983年11月经河北省人民政府批准，在蔚县小五台山林场、涿鹿县杨家坪林场、涿鹿县岔道林场山涧口营林区的基础上建立了小五台山省级自然保护区。2002年7月经国务院批准，晋升为国家级自然保护区。河北小五台山国家级自然保护区属于“自然生态系统”类别中“森林生态系统”类型的自然保护区，主要保护对象是暖温带森林生态系统和褐马鸡等国家重点保护野生动植物。
保护区位于河北省西北部，东与北京市门头沟区接壤，距北京市区125千米，北距张家口市150千米。地理坐标范围东经114°47′8″~115°28′56″，北纬39°50′41″~40°6′30″，地理区位十分重要。保护区的林地在张家口市蔚县和涿鹿县境内，总面积26700公顷，东西长约60千米，南北宽28千米，周边绵延300多千米，涉及10个乡镇66个自然村约20000人。
小五台山地形地貌的复杂性和水热条件变化的特点决定了植物群落的多样性。根据山体的海拔高度及水热条件的垂直变化，又可以将小五台山植被垂直带谱自山顶至山基划分为亚高山草甸带、亚高山灌丛带、针叶林带、针阔混交林带、落叶阔叶林带、人工油松林带、次生灌丛带和农田林果带。以上完整而典型的植被类型构成了小五台山自然生态系统主体，为物种多样性和遗传多样性提供了广阔的生存空间，特别为褐马鸡、金钱豹等珍稀野生动物提供了生存栖息环境，造就了保护区独特的地位和保护价值。
每年10月1日到翌年5月31日严禁任何人进山，保护区内坚决实行禁牧、禁采、禁猎，严格实行进山证制度，禁止游人、以及无关人员进入保护区，最大限度地减少人为活动对野生动植物的干扰，使保护区内野生动植物资源得到保护和恢复，确保了褐马鸡等重点保护野生动物栖息地的完整和安全。在长期的保护和管理下，区内植被得到恢复，生态环境得到改善，生物多样性明显增加。保护区建立以来，森林覆盖率由1986年的54.9%增加到76.4%。在1999年和2006年，河北师范大学教授赵建成先后发现并命名苔藓新种中华大帽藓和亚洲大帽藓。2008年，中科院院士王文采发现并命名小五台银莲花。2012年11月，监测发现多个褐马鸡种群，以及勺鸡、赤狐、斑羚、豹猫。2013年4月监测发现金钱豹华北亚种。
