第一，生物多样性作用。自然保护区的存在是为了实现最佳的生态效益，自然保护区有多种多样的生物物种和自然群落，在其面积范围内使之生存和繁衍并能自然平衡发展的功能。同时自然保护区内还含有多种地貌、土壤、气候、水系以及独特人文景观的单元。
第二，改善环境作用。保存完好的天然植被及其组成的生态系统，有助于保持水土、涵养水源、调节地方气候，使生态过程正常进行，对地区环境的改善起着良好作用。特别是在生态系统比较脆弱的地域建立的自然保护区，对于环境保护更有重要的作用。许多自然保护区内生长着茂密的原始森林，而森林涵养水源的作用是巨大的。森林能阻挡雨水直接冲刷土地，减低地表径流的速度，使其获得缓慢下渗的机会。森林同时能吸收有毒气体、杀菌和阻滞粉尘的作用。林木能在低浓度的范围内吸收各种有毒气体，使污染的空气得到净化。
第三，环境监测作用。自然保护区内的野生动植物中有许多种类是反应环境好坏的指示物，它们对空气、水文和植被等污染破坏状况十分敏感，定位定点对自然保护区这些生物指示物受危害的程度进行观察可起到监测环境的作用。
第四，科学培育作用。众所周知，人类社会中所见到的园林花卉和家畜、家禽都是由自然界野生物种中培养和驯化选育而来的。随着科学的发展，对某些珍稀动物或植物进行科学的培养和繁育，使之为人类提供新的更多的优质品种，也是自然保护区开展的一项实验活动。
第五，宣传教育作用。自然保护区是活的自然博物馆，是向群众普及自然界知识和宣传自然保护的重要场所。