Заповедник «Остров Врангеля» расположен на границе Восточно-Сибирского и Чукотского морей на островах Врангеля и Геральд с прилегающей к ним 12-мильной морской акваторией.
Через остров Врангеля проходит 180-й меридиан, так что остров лежит и в Западном, и в Восточном полушарии. Рельеф преимущественно гористый, сильно расчлененный, с приморскими низменностями на севере и юге. На острове 1400 рек и ручьев, около 900 мелких озер, преимущественно термокарстового происхождения, и несколько прибрежных лагун. Уникальное сочетание естественноисторических и ландшафтно-климатических условий, а также труднодоступность обусловили на островах по сравнению с другими расположенными на той же широте секторами Арктики высокий эндемизм и большее число редких и реликтовых видов растений. Здесь отмечено свыше 400 видов и подвидов растений. На островах, как части древней суши, объединявшей когда-то Евразийский и Северо-Американский материки, широко представлены как евро-азиатские, так и американские виды флоры и фауны.
Растительность островов относится к подзоне арктических тундр. Преобладают различные варианты пятнистых и полигональных тундр. В горах широко распространены более или менее разреженные кустарничковые, разнотравные и лишайниковые сообщества каменных россыпей и щебнистых склонов, местами сформированы фитоценозы, аналогичные полярным пустыням. Нижние и средние ярусы горных склонов заняты травяно-лишайниковыми, дриадо-травяно-лишайниковыми, местами кустарничково-разнотравными сообществами. На юго-западе и в центре острова Врангеля распространены реликтовые степные и тундростепные растительные сообщества с большим разнообразием цветковых растений. Встречаются осоково-гипновые болота со сфагнумом, участки осоково-пушициевых болот, заросли кустарничковых ив.
Земноводных и пресмыкающихся на островах нет.