Заповедник расположен на западе Валдайской возвышенности, на водоразделе рр. Полисть и Ловать, в подзоне южной тайги; в Поддорсом и Холмском районах Новгородской области. Заповедник создан для охраны одной из крупнейших в Европе Полисто-Ловатской системы верховых болот, совместно с заповедником "Полистовский" в Псковской области. Фактически это единая ООПТ, разделенная только административной границей. Здесь гнездятся скопа, беркут, орлан-белохвост, черный аист, европейская чернозобая гагара. В заповеднике находится одно из крупнейших в Европе мест гнездования большого кроншнепа.
Полистово-Ловатская болотная система расположена практически в центре Приильменской низменности, что определяет равнинность территории в целом. После таяния ледника образовалось обширное послеледниковое озеро, воды которого постепенно спускались реками. Освободившаяся при этом территория подверглась заболачиванию - образовались отдельные болотные массивы, слияние которых и привело к формированию современной Полистово-Ловатской болотной системы.
Среди торфяника в виде островов возвышаются отдельные холмы, сформированные отложениями минерального материала, переносимого ледником, или, несколько реже, отложениями вод, образующихся при таянии ледника. В зависимости от происхождения острова могут иметь различную форму - округлую или вытянутую, размеры - от десятка метров в поперечнике до сотен метров, располагаться поодиночке или образовывать группы.
На болоте гнездится 11 видов куликов, гнездовая популяция большого кроншнепа - крупнейшая из известных в Европе, в середине 1980-х годов она насчитывала не менее 1400-1800 гнездящихся пар. Из видов птиц, занесенных в Красную книгу РФ, на территории системы отмечены на гнездовании следующие виды: чернозобая гагара, черный аист, беркут, большой и малый подорлики, белая куропатка, золотистая ржанка, серый сорокопут, филин. Из редких видов млекопитающих на территории системы обитает европейская норка - вид, планируемый к занесению в Красную книгу.