Заповедник находится в северной части полуострова Самарская Лука. Своё название он получил от Жигулёвских гор – возвышенностей тектонического происхождения, расположенных на его территории.
На природоохранной территории зарегистрировано 998 видов сосудистых растений, в том числе 45 реликтовых видов и 42 эндемика, семь из которых – узколокальные. Здесь также произрастает 116 видов мхов, 233 вида лишайников и 762 вида грибов.
В Красную книгу Самарской области занесено 130 видов растений, а в Красную книгу России – семь.
В заповеднике обитает около шести тысяч видов беспозвоночных, 53 вида млекопитающих, 248 видов птиц, семь видов пресмыкающихся, семь видов амфибий и 50 видов рыб. Более 50 представителей фауны заповедника занесены в региональную и федеральную Красные книги.
Наиболее типичные виды представлены копытными – лось, кабан, сибирская косуля. Постепенно растёт численность лисиц, лесной куницы и зайца-беляка. На полуострове Самарская Лука также находится самая западная, изолированная от основного ареала популяция азиатского барсука.
На заповедной территории зарегистрировано 15 видов летучих мышей, в том числе редкие, такие как гигантская вечерница, малая вечерница, нетопырь малый, ночница Наттерера, обыкновенный слепыш, поздний кожан и северный кожанок.
Среди птиц встречаются занесённые в Красную книгу России орлан-белохвост, орёл-могильник, скопа, сапсан.
Для гостей разработан экскурсионный автомобильно-пеший маршрут «Стрельная гора», а также открыты пешая экотропа «Храм природы» и экскурсионно-познавательный комплекс «Бахилова Поляна».
Жигулёвский заповедник входит в состав Средне-Волжского биосферного резервата, который включён во Всемирную сеть биосферных резерватов ЮНЕСКО 27 октября 2006 года.