Барсакельмесский государственный природный заповедник один из первых в Казахстане. Он был организован 10 декабря 1939 года Постановлением Совета Народных Комиссаров Казахской ССР №973, в границах  острова Барсакельмес, который в то время находился почти в центральной части Аральского моря.

В конце прошлого столетия активизировались процессы усыхания Аральского моря и остров Барсакельмес, вследствие обмеления моря стал не доступен, поэтому работа заповедника переживала кризисный период.

После 2000 г. вокруг заповедника обнажилась значительная площадь морской равнины (осушенное дно), остров соединился с материком и, здесь вновь возобновилась миграция диких животных.

Осушенное дно Аральского моря стало ареной первичного формирования флоры и фауны экосистем.

На сегодняшний день эта территория является природной «лабораторией», где можно наблюдать процессы становления природных экосистем, то есть начальные стадии эволюции в условиях данного климата.

Эта особенность, а также необходимость охраны уникальных экосистем северных пустынь Туранского типа, не затронутых хозяйственной деятельностью, послужили необходимостью не только возобновления работ в заповеднике, но и увеличения его территории. Было принято постановление Правительства РК №1162 от 25 ноября 2005 года о расширении его территории и, площадь увеличилась почти в 10 раз, до 160 826 га.

Постановлением Правительства Республики Казахстан №484 от 29.07.2020 года к Барсакельмесскому государственному природному заповеднику был присоединен участок «Дельта» (2300 га), расположенный на месте впадения реки Сырдария в Малое Аральское море. Дельта реки Сырдарья по значимости занимает четвертое место среди водно-болотных угодий Казахстана и уникальна своим биоразнообразием.

Среди различных категорий особо охраняемых природных территорий наиболее важную роль во всем мире играют государственные заповедники, одна из их основных функций которых заключается в круглогодичном многолетнем слежении за естественным ходом природных процессов, т.е. мониторинге состояния экосистем.

Среди всех заповедников Казахстана наибольшим изменениям подвергся Барсакельмесский государственный природный заповедник.

На данном этапе территория заповедника включает 3 кластерных участка  с общей площадью 163 126 га.

1.​Участок «Барсакельмес» включает прежнюю территорию заповедника (16 795 га) с расширением на осушку, общей площадью – 50 884 га.

2.​Участок «Каскакулан», как современное место обитания куланов и большой массив естественных зарослей саксаула на осушке, площадью – 109 942 га.

3.​Участок «Дельта р.Сырдарьи»- площадь составляет 2300 га.

Целью создания Барсакельмесского государственного заповедника является - сохранение и восстановление популяций кулана, джейрана и сайгака, мониторинг за восстановлением биоразнообразия опустыненных участков. А также:

- сохранение в естественном состоянии типичных и уникальных экологических систем, биологического разнообразия и генетического фонда растительного и животного мира;

- изучение в естественном состоянии развития природных процессов и ведение экологического мониторинга;

- востановление государственного природно – заповедного фонда и историко – культурных комплексов и объектов, согласно рекомендаций научных организаций;

- организация экологического просвещения населения;

- участие в государственной экологической экспертизе проектов и схем размещения хозяйственных и иных объектов.

В заповеднике обитают редкие, занесенные в Красную книгу виды животных. Это представители орнитофауны – степной орел, джек, сокол-балобан и др.; млекопитающие – туркменский кулан, джейран, сайгак. В списке видов растений отмечено 16 эндемиков Казахстана и 5 представителя из Красной книги- тюльпаны двухцветковый и Борщова, лебеда Пратова, нимфейник щитолистный, камыш казахстанский.