Заповедник учрежден в 1966 г. на месте существовавшего ранее Жигулевского участка Средне-Волжского (1927—1935 гг.), а позже Куйбышевского (1935—1951 гг.) заповедников для сохранения и изучения природных комплексов Жигулевских гор. На территории заповедника произрастает уникальная растительность, характеризующаяся высоким содержанием эндемичных и реликтовых видов. Здесь распространены узкие эндемичные виды, которые нигде в мире, кроме Жигулей, не встречаются. С 2006 г. заповедник совместно с национальным парком «Самарская Лука» образовали биосферный резерват международного значения. Заповедник находится в центре Самарской области, на юге граничит с национальным парком «Самарская Лука».

Своим названием заповедник обязан Жигулевским "горам" - своеобразной возвышенности тектонического происхождения. Жигули - это северная, наиболее возвышенная, изрезанная оврагами часть Самарской Луки. Северные склоны Жигулей, обращенные к Волге, наиболее круты. Они образуют скальные выступы - утесы. Со стороны Волги Жигули (высота их достигает 381,2 м над уровнем моря) очень величественны и представляются настоящей горной страной. В памяти народа эти места прочно связаны с восстанием Степана Разина, овеяны легендами о таинственной природе, жигулевской вольнице и разбойном прошлом. Здесь много археологических и других памятников культуры. Волжские берега и горные тропы Жигулей хранят следы многих знаменитых людей: от легендарного Ермака и Петра I до Ильи Ефимовича Репина и Владимира Ильича Ленина.

Благодаря своему географическому положению, разнообразию микроклиматических условий, обусловленному резко пересеченным "горным" рельефом, и особенностям геологического прошлого, здесь сохраняются возможности существования растений и растительных сообществ, свойственных различным географическим зонам. Здесь в близком соседстве встречаются таежные, степные и даже полупустынные растения и животные. Именно это имел в виду академик Владимир Николаевич Сукачев, когда в 1915 г. написал в статье "Об охране природы Жигулей": "Вряд ли во всей Средней России найдется для натуралиста более интересная местность, чем Жигули. С ними в этом отношении могут конкурировать только горные окраинные местности, как Крым и Кавказ".

Границы природных зон в регионе Жигулевского заповедника разными исследователями проводятся неодинаково. Одни полагают, что северная часть Самарской Луки, где расположен заповедник, относится к подзоне смешанных лесов, а южная – к подзоне луговых степей, т.е. лесостепи (Юргенсон, 1981); другие полностью относят Самарскую Луку к лесостепной зоне.

В заповедник входит центральный массив Жигулей, ограниченный с запада Морквашинской, а с востока - Ширяевской долинами. Высота горного хребта в пределах заповедника постепенно увеличивается от 250 м над уровнем моря на западе до 371 м в центре и снижается к восточной границе до 250 м. В пределах заповедника хребет рассекается двумя долинами: Бахиловой Поляной и Молебным оврагом. Самый достопримечательный - утес Стрельной горы - самый высокий из утесов на берегах Волги (его высота - 351 м над у. м.). В западной и восточной части Жигулевского хребта в пределах заповедника, хребет отделяется от плато долинами \"оврагов\" - Отважненского, Холодного, Кальянова и Ширяевского. В центральной части, южнее пос. Зольное, хребет принимает форму купола, круто обрывающегося к северу и постепенно переходящего к югу в слабо наклоненную к югу поверхность плато. На плоской поверхности этого купола находится и высшая точка Жигулей с отметкой 371 м над у. м. Ширина Жигулей с севера на юг колеблется от 2 до 3 км, а занимаемая ими площадь в пределах заповедника составляет около 45 кв. км. К югу от Жигулей территория заповедника представляет собою слабо наклоненную к югу поверхность, рассеченную в различных направлениях глубокими разветвленными оврагами, представляющими собою отвершки упоминавшихся выше долин: Ширяевской, Отважненской и Бахиловой Поляны. Площадь, занимаемая плато вместе с рассекающими его оврагами в пределах заповедника составляет около 180 кв. км, то есть почти 80% общей площади заповедника. В самой южной точке территории заповедника - урочище Чурокайка, удаленной от берега Волги на 13 км, отметки земной поверхности составляют около 200 м над у. м. Северное подножье Жигулей представлено Волжской террасой. Хотя территория заповедника простирается вдоль Волги почти на 30 км, только на протяжении 7 км волжская терраса входит в состав заповедника (от западной границы до Бахиловой Поляны), а на остальном протяжении волжскую террасу занимают рабочие поселки. В пределах заповедника на волжском берегу прослеживаются две террасы: пойменная с отметками 30 - 35 м и надпойменная - с отметками 40 - 50 над у. м. В пределах заповедника ширина пойменной террасы колеблется от 20 до 50 м, а надпойменной от 20 до 100.

На территории Жигулевского заповедника нет ни одного постоянного водотока. Вследствие высокой трещиноватости известковых почвообразующих пород даже при наличии родников, вытекающие из них ручейки быстро вновь впитываются в грунт. Только в период таяния снега и после исключительных ливней по оврагам временами проносятся бурные потоки, но и они нередко бесследно исчезают в карстовых воронках. В отдельных местах на плато и платообразных частях главного Жигулевского хребта там, где известняки перекрыты суглинками и глинами, в западинах имеются мочажины, пересыхающие в периоды засух, и небольшие озера. Всего на территории материкового участка заповедника выявлено около 30 не пересыхающих мелких водоемов общей площадью около 3 га.

В геологическом строении территории Жигулевского заповедника участвуют отложения каменноугольной, пермской, юрской и четвертичной систем. Выходы наиболее древних каменноугольных известняков и доломитов обнаруживаются только в районе Жигулевских гор. Пермские отложения, представленные известняками и доломитами казанского и татарского ярусов выходят местами на поверхность в Жигулевских горах, а также на бортах оврагов и балок плато. Здесь же отмечаются выходы верхне-юрских глин, служащих нередко на водоразделах почвообразующими породами. В геологическом строении территории островного участка участвуют исключительно аллювиальные отложения четвертичной системы. Четвертичные отложения наблюдаются также на плато и по древним долинам (наиболее крупным оврагам).

Важной чертой геологических условий заповедника является наличие карста.

Огромное значение для формирования природного комплекса заповедника сыграла геологическая история Жигулей. Около 20 миллионов лет назад в кристаллическом фундаменте возникла трещина, определившая линию Жигулевской дислокации, пересекшей течение пра-Волги в районе устья р. Сок. В последующем и до настоящего времени происходил подъем фундамента южнее вышеупомянутой трещины, этот подъем вынес на поверхность отложения каменноугольного и пермского периодов. Интенсивная эрозия уничтожила перекрывавшие их более поздние отложения, только на плато сохранились отложения юрского периода. Общие тектонические колебания фундамента приводили к морским трансгрессиям и отступлениям, при которых Жигули оказывались окруженными то обширными водными пространствами, то пространствами суши. Выход на поверхность прочных известняков препятствовал боковому смещению русла Волги в месте пересечения его линией дислокации, в то время как южнее и севернее нее происходило смещение русла вправо под действием сил Кориолиса (закон Бэра). Это и привело к образованию того глубокого изгиба в течении Волги, который зовется Самарской Лукой. В дальнейшем эрозионные процессы резко замедлились вследствие выхода к поверхности известковых пород и развития карстовых явлений: карстовые трещины стали перехватывать поверхностные воды, и рельеф Жигулей оказался как бы законсервированным. Сохранение глубоко рассеченного рельефа, отсутствие затопления в периоды морских трансгрессий и отсутствие ледников привело к тому, что в Жигулях условия суши не прерывались и здесь сохранялись формы жизни, распространившиеся здесь в глубоком прошлом. Современным проявлением этого обстоятельства служит наличие в Жигулях реликтовых и эндемичных видов, а также реликтовых фитоценозов.