保护区地貌总体上属于构造切割与流水侵蚀形成的火山岩型山地，以中山为主的中低山地貌区。区内最高峰1301米，高于1000 米山峰有20余座；岩石大多为燕山期花岗岩，土壤为花岗岩风化形成的山地红壤、山地黄红壤和山地黄壤，以及小范围的山地草甸土；气候属亚热带湿润季风气候，年平均气温16～18℃，年平均降雨量为2014.7毫米，为江西最大降雨地之一，形成明显小气候，年相对湿度83%，年均日照为1597.6小时，年均无霜期270天，年均雾日88天。

江西马头山国家级自然保护区管理局2014年5月上划江西省林业局管理，根据省编办批复（省编办文﹝2014﹞50号）文件精神，批复设立马头山保护区管理局，编制35个，2017年新增编制至39个，2020年12月根据省编委关于省林业局事业单位改革有关事项的批复（省编文﹝2020﹞44号）文件精神，核定编制数55个。设立办公室、资源保护科、科研管理科、社区事务科和昌坪、东源、双港口、郑家四个保护管理站。现有正式职工42人，聘用巡护人员13人，共计55人。

二、生物多样性

马头山保护区森林植被以天然常绿阔叶林为主，森林覆盖率达97.43%，生态环境优良，生物多样性丰富。区内植物物种、群落及植被具有典型性、稀有性、古老性和完整性等特点。区内有高等植物2483种，其中珍稀濒危乔木树种45科124种，属国家Ⅰ级保护的植物有南方红豆杉（Taxus chinensis） 、伯乐树（Bretschneidera sinensis）、莼菜（Brasenia schreberi）、报春苣苔（Primulina tabacum）等4种；属国家Ⅱ级保护的植物有长叶榧树（Torreya jackii）、福建柏（Fokienia hodginsii）、樟树（Cinnamomum camphora）、闽楠（Phoebe bournei）、浙江楠（Phoebe chekiangensis）、翅荚木（Zenia insignis）、野大豆（Glycine soja）、花榈木（Ormosia henryi）、蛛网萼（Platycrater arguta）、榉树（Zelkova serrata）、毛红椿（Toona ciliata）、香果树（Emmenopterys henryi）等16种；列入《中国植物红皮书》的濒危植物美毛含笑（Michelia caloptila）、南方铁杉（Tsuga chinensis）、八角莲（Dysosma versipellis）、黄山木兰（Magnolia cylindrica）、短萼黄连（Coptis chinensis）、银鹊树（Tapiscia sinensis）、银钟花（Halesia macgregorii）、紫茎（Stewartia sinensis）等21种。

区内陆生脊椎动物27目91科387种。其中国家Ⅰ级保护野生动物有白颈长尾雉、黄腹角雉、金雕、云豹、豹、黑麂等6种；国家Ⅱ级保护野生动物有苏门羚、黑熊、猕猴、白鹇等48种。

保护区最大特色是以珍稀濒危植物为主要成分或建群种的天然群落多，面积大，如南方红豆杉（Taxus chinensis）、伯乐树（Bretschneidera sinensis）、 长叶榧（Torreya jackii）等。区内美毛含笑为马头山保护区特有物种，2004年出版的《中国物种红色名录》将其定为“极危种”，是一种树形优美的观花观叶树种；保护区内还保存有完好的杉木原生性天然林群落；区内珍稀植物古老名木树种多且树龄长，有的还形成群落，甚是壮观。



本区地带性植被为亚热带常绿阔叶林，植物区系组成以壳斗科的常绿种属为建群种，次为樟科、山茶科、金缕梅科、冬青科、杜鹃花科等属种群落，外貌终年常绿。阔叶树种繁多，既有亚热带树种，又有温带树种。随着海拔高度不同，森林植被的垂直变化不明显，总体上以壳斗科甜槠（Castanopsis eyrei）、米槠（Castanopsis carlesii）等为主体的常绿阔叶林或常绿落叶阔叶混交林为主要类型，仅在局部地段由于人为或其他自然因素形成一些落叶阔叶林和针叶林等类型，表现为许多区域独特性。