图牧吉自然保护区位于旗境南部的图牧吉镇内，距旗政府所在地音德尔50公里。

　　保护区总面积948.3平方公里，其中：有水域面积53.6平方公里，沼泽湿地面积220.6平方公里，草原面积368.9平方公里，保护区内有7个村28个自然屯，人口1万余人。保护区有动物71科309种，其中鸟类228种，属国家一级保护的鸟类9种，二级保护鸟类36种，国家一级保护的鸟类大鸨是该保护区最具特色之处，是我国仅有的少数大鸨繁殖区之一，被誉为大鸨的故乡。保护区内有哺乳动物5目10科26种，其中国家二级保护兽类1种。保护区内植物分属79科275属476种，资源丰富，因此，该保护区是温带草原生态系统、湿地生态系统生物多样性研究与保护的典型区域之一，是大鸨、鹤类、鹳类等鸟类资源保护研究的重要基地。

　　保护区划分为三个功能区：第一为核心区，具有典型的草原生态系统和沼泽生态系统，特别是国家一二级保护物种的栖息、繁殖地。第二为缓冲区，位于核心区外围，对核心区起缓冲和屏障作用。第三为实验区，位于缓冲区外围，是保护区管理局、野生动物救护、驯养中心、宣传中心所在地及多种经营生产实验基地。
　
　　1996年始建为旗县级自然保护区，1998年2月晋升为自治区级自然保护区，是第一个以保护大鸨的繁殖地为主的自然保护区。2002年7月2日国务院批准为国家级自然保护区。

　　保护区东南部丰富的水面和大片的沼泽湿地，造就了大面积的浅滩草原区和广阔的深草区，幽幽千亩香蒲摇曳，茫茫万顷芦苇荡漾，为众多鸟类提供了充足便利的觅食条件，也为它们提供了不受惊扰的栖息繁衍的场所。它们一对对，一群群，时而飘然水面，时而云集蓝天，构成了一幅动静结合壮美而幽雅的蓝天碧水百鸟图。每年春秋季节有成千上万只水鸟过境停歇。保护区内有鸟类228种，其中有国家一级保护鸟类大鸨、丹顶鹤、金雕等9种，国家二级保护鸟类36种。仅鹤类就有6种分布在保护区内，是我国鹤类分布最为集中的区域之一。