神农架大九湖湿地省级自然保护区位于神农架林区西南边缘，总面积9320公顷。保护区于2003年于神农架林区人民政府批准建立区级自然保护区，2010年晋升为省级。保护区属湿地生态系统类型，是一个以北亚热带亚高山沼泽湿地生态系统以及云豹、林麝、白鹳等野生动物和珙桐、红豆杉、秦岭冷杉等珍稀植物为主要保护对象自然保护区。

大九湖位于我国地势第二级阶梯的东部边缘，由大巴山东延的余脉组成亚高山盆地地貌，盆地底部海拔1730m，周围群山环绕，东南的最高峰霸王寨海拔2624 m，南面的四方台顶高2600 m，相对高差894 m。盆地周边山体岩性为白云岩、白云岩灰岩等碳酸盐岩组成，加上神农架地区雨水充沛，植被发育良好，在第三纪、第四纪冰川侵蚀作用下，使峡谷地形复杂，山峦起伏多变，中间地势平坦，成为沼泽植被和自然泥炭沼泽湿地。

自然保护区区域自然植被类型有沼泽植被、草甸植被、温性针叶林、落叶阔叶林和灌丛五种类型。经调查，保护区内共分布有高等植物145科474属984种（含变种及栽培种）。其中国家重点保护植物15种（一级3种，二级12种），国家珍稀树种12种，国家珍稀濒危植物9种。另外，有苔藓植物13科18种。大九湖湿地由于森林资源丰富，且处于原始状态，植被类型主要以落叶阔叶林为主，周边有小面积的针叶林、针阔混交林，且大九湖盆地发育有沼泽、草甸、灌丛等植被类型，生境类型比较丰富，为野生动物的繁衍提供了良好的栖息场所。

动物种类十分丰富，经调查，有陆生脊椎动物14目35科56属70种，其中，兽类5目14科24属27种，鸟类6目15科28属37种，爬行类1目1科1属1种，两栖类2目3科3属5种，其中，列入国家一级保护的有云豹、林麝、梅花鹿和白颧4种，列入国家二级保护的动物有白琵鹭、红腹角雉、双尾褐凤蝶等15种，国家保护有益的或有重要经济、科学研究价值的有隐纹花松鼠、雉鸡、星头啄木鸟、酒红朱雀、普通朱雀、三道眉草鹀，菜花烙头蛇等30种。

2003年，神农架林区人民政府批准建立区级自然保护区。

2010年，神农架大九湖湿地自然保护区晋升为省级自然保护区。