该保护区成立于1982年4月，总面积1.7万平方公里。属国家保护的珍稀动物有蒙古野驴、“
普氏野马”、盘羊、鹅喉羚（黄羊）等。
卡拉麦里山是一条东西走向的低矮山脉。这里地貌复杂，植被丰富，水源充足，人迹罕到，形成了最适宜野生动物繁衍生息的“天堂”。如今，这里保护的主要对象——蒙古野驴已发展到700余头，鹅喉羚（黄羊）已有1万余头。此外野骆驼、普氏野马、盘羊、兔狲等各种“有蹄”的珍稀野生动物，红隼、金雕、大鸨、沙鸡等鸟类，以及沙蜥等爬行动物，都有不同程度的繁殖增加。
卡拉麦里自然保护区是
新疆有蹄类野生动物主要活动区域。20世纪80年代设立保护区以来，蒙古野驴、鹅喉羚（黄羊）等野生动物明显增多，普氏野马自2001年首次放野以来逐渐适应野外生活，成为卡拉麦里自然保护区的一道美丽的风景。
