圖牧吉自然保護區位于旗境南部的圖牧吉鎮內,距旗政府所在地音德爾50公里。
保護區總面積948.3平方公里,其中:有水域面積53.6平方公里,沼澤濕地面積220.6平方公里,草原面積368.9平方公里,保護區內有7個村28個自然屯,人口1萬余人。保護區有動物71科309種,其中鳥類228種,屬國家一級保護的鳥類9種,二級保護鳥類36種,國家一級保護的鳥類大鴇是該保護區最具特色之處,是我國僅有的少數大鴇繁殖區之一,被譽為大鴇的故鄉。保護區內有哺乳動物5目10科26種,其中國家二級保護獸類1種。保護區內植物分屬79科275屬476種,資源豐富,因此,該保護區是溫帶草原生態系統、濕地生態系統生物多樣性研究與保護的典型區域之一,是大鴇、鶴類、鸛類等鳥類資源保護研究的重要基地。
保護區劃分為三個功能區:第一為核心區,具有典型的草原生態系統和沼澤生態系統,特別是國家一二級保護物種的棲息、繁殖地。第二為緩沖區,位于核心區外圍,對核心區起緩沖和屏障作用。第三為實驗區,位于緩沖區外圍,是保護區管理局、野生動物救護、馴養中心、宣傳中心所在地及多種經營生產實驗基地。
1996年始建為旗縣級自然保護區,1998年2月晉升為自治區級自然保護區,是第一個以保護大鴇的繁殖地為主的自然保護區。2002年7月2日國務院批準為國家級自然保護區。
保護區東南部豐富的水面和大片的沼澤濕地,造就了大面積的淺灘草原區和廣闊的深草區,幽幽千畝香蒲搖曳,茫茫萬頃蘆葦蕩漾,為眾多鳥類提供了充足便利的覓食條件,也為它們提供了不受驚擾的棲息繁衍的場所。它們一對對,一群群,時而飄然水面,時而云集藍天,構成了一幅動靜結合壯美而幽雅的藍天碧水百鳥圖。每年春秋季節有成千上萬只水鳥過境停歇。保護區內有鳥類228種,其中有國家一級保護鳥類大鴇、丹頂鶴、金雕等9種,國家二級保護鳥類36種。僅鶴類就有6種分布在保護區內,是我國鶴類分布最為集中的區域之一。