La réserve s'étend le long de la côte de la mer Noire de Foros à Gurzuf sur 40 km, avec une largeur maximale de 23 km du nord au sud. Elle comprend une partie de la côte maritime. Le point le plus élevé de la réserve, le mont Roca, atteint 1349 m. Géographiquement, la réserve est située dans les limites de la principale chaîne de montagnes des montagnes de Crimée et partiellement dans la région subméditerranéenne sud-crétoise.

La réserve couvre le versant sud de la chaîne principale, s'étendant du sud-ouest au nord-est. Elle est composée de roches de différentes époques : des schistes triasiques gris foncé aux calcaires jurassiques et aux loess quaternaires. Les parties supérieures et intermédiaires des pentes sont abruptes et escarpées, tandis que les parties inférieures sont douces et découpées par des vallées et des gorges.

La partie supérieure de la chaîne est occupée par les plateaux d'Ai-Petri et de Yalta, qui représentent un plateau vallonné d'une largeur de quelques centaines de mètres à 5-7 km avec des dépressions karstiques. Sur le territoire de la réserve, on compte environ 200 cavités karstiques.

Le climat dans la partie inférieure de la réserve est proche du climat méditerranéen, tandis que dans la partie supérieure, il est tempéré et humide. La température moyenne annuelle est de +13 °C, en janvier +3,5 °C, en juillet +24 °C. La période sans gel dure 247 jours, la couverture neigeuse persiste en moyenne 11 jours, et la quantité annuelle de précipitations est de 550-560 mm. Sur les plateaux, le climat est montagnard modérément frais : température moyenne annuelle +5,7 °C, en janvier -4 °C, en juillet +15,4 °C. La période sans gel dure 150-160 jours, la couverture neigeuse persiste 110 jours, et la quantité annuelle de précipitations est de 960-1050 mm.

Les forêts occupent environ 75 % du territoire de la réserve et peuvent être divisées en trois zones principales. La première zone, sur les pentes côtières jusqu'à une altitude de 400-450 m, est représentée par des forêts de chêne pubescent avec du genévrier et du pistachier. Après les coupes, des fourrés de chêne et de charme apparaissent souvent. La deuxième zone, de 400 à 900 m, est composée de forêts de pin de Crimée avec du chêne, du charme et du frêne. La troisième zone, au-dessus de 900 m, est représentée par des forêts de pins et de hêtres. Sur les plateaux, les communautés de steppe montagnarde et de prairies prédominent.

La réserve abrite environ 1363 espèces de plantes vasculaires, ce qui représente 65 % des espèces des montagnes de Crimée et 28 % des espèces d'Ukraine. Parmi elles, de nombreux endémiques, tels que le œillet nain, le liseron de Crimée et le pivoine de Crimée. On y trouve également 78 espèces de plantes rares, inscrites dans le Livre Rouge de l'Ukraine, y compris le genévrier élevé et la violette de Crimée.

La faune vertébrée est moins diversifiée que la flore. On y trouve 150 espèces d'oiseaux, y compris le faucon pèlerin et l'aigle royal, 37 espèces de mammifères, comme le chevreuil et le mouflon, 16 espèces de reptiles, y compris le gecko de Crimée, et 4 espèces d'amphibiens. Certains animaux, comme la grande chauve-souris et le blaireau, sont inscrits dans le Livre Rouge de l'Ukraine. Les invertébrés sont représentés par des insectes, tels que le machaon et le satyre eucsinien.

La réserve naturelle de Yalta a été créée le 20 février 1973 sur la base de la forêt de Yalta. En 1992, elle a reçu son nom actuel. La superficie de la réserve en 2013-2014 était de 14 523 ha. Après l'annexion de la Crimée par la Russie, la réserve a été nationalisée et transférée à la gestion de divers départements, et en 2018, elle a obtenu le statut fédéral et est passée sous la direction du ministère de la Nature de Russie. La superficie de la réserve a été modifiée à 14 459,5783 ha.