Катунский заповедник расположен в Усть-Коксинском районе Республики Алтай и занимает одну из самых высоких частей Алтайских гор – Катунский хребет. На юге он граничит с Катон-Карагайским национальным парком Республики Казахстан, а на востоке – с природным парком «Белуха».
Растительный мир заповедной территории отличается большим разнообразием и насчитывает более 670 видов и подвидов высших сосудистых растений, более 30 из которых встречаются лишь в горах Южной Сибири и Северной Монголии (лук Ледебура, борец Крылова, копеечник чайный, мелколепестник алтайский и горькуша Фролова). Здесь также произрастает узколокальный эндемик, зафиксированный только в верховьях реки Мульты, – горькуша Ревякиной.
В Катунском заповеднике зарегистрировано семь видов растений, занесённых в Красную книгу России, и 18 видов, занесённых в Красную книгу Республики Алтай. Кроме того, здесь выявлено 249 видов мхов, 793 вида лишайников и 264 вида шляпочных грибов.
На заповедной территории обитает 56 видов млекопитающих, 161 вид птиц, три вида пресмыкающихся, два вида земноводных и восемь видов рыб. Здесь проходят маршруты миграции снежного барса, занесённого в Красные книги различного уровня. Кроме того, охраняются речная выдра и кабарга, занесённые в Красную книгу Республики Алтай.
Среди редких видов птиц, гнездящихся в природоохранных границах, можно отметить скопу, могильника, чернозобую гагару, чёрного аиста, гуменника, беркута, балобана, алтайского улара, горного дупеля, филина и большую чечевицу. Фиксировались встречи большого баклана, горбоносого турпана, степного луня, бородача, чёрного грифа, серого журавля, вяхиря, большого подорлика и мохноногого курганника.
Для гостей Катунского заповедника обустроены экологические тропы и туристические маршруты. На территории центральной усадьбы в селе Усть-Кокса находится Этно-экологический музей алтайской культуры, где можно познакомиться с историей, бытом и традициями алтайского народа. Здесь также расположены визит-центр и Музей алтайского мёда и пчеловодства.
В 1998 году Катунский заповедник был включён в состав объекта Всемирного природного наследия ЮНЕСКО «Золотые горы Алтая», а в 2000 году получил статус биосферного резервата организации.
С 2011 года заповедник входит в состав российско-казахстанского трансграничного резервата «Большой Алтай». В 2017 году эта территория стала первой в Азии, удостоенной статуса трансграничного биосферного резервата.