甘肃敦煌阳关国家级自然保护区前身是成立于1992年的敦煌市南湖湿地及候鸟县级保护区。1994年晋升为“敦煌阳关省级自然保护区”。2009年晋升并更名为“甘肃敦煌阳关国家级自然保护区”，总面积8.82万公顷，属湿地与荒漠复合生态系统类型。保护区管护中心为省林业和草原局管理的财政全额拨款正县级事业单位，核定编制20名。内设综合科、保护监测科和科研管理科3个职能科室，下设渥洼池、二墩和西土沟3个保护站。

保护区生物多样性十分丰富，主要保护对象为荒漠区中特殊成因形成的湿地和荒漠复合生态系统，和以候鸟为代表的珍稀濒危野生动植物资源。保护区有1000多个泉眼，溢出形成了山水沟、西土沟和渥洼池三大水系，地表总径流长度达146公里，年径流量达0.99亿立方米。有林草地5462.56公顷，有湿地水域2.17万公顷。有脊椎动物212种，其中鸟类156种，有种子植物141种。

保护区地处我国西部荒漠地带，是鸟类“中亚、印度”迁徙线的重要栖息“驿站”，肩负着维护生物多样性、防止土地沙化、涵养水源、蓄洪防旱等重要使命，牢牢锁住库姆塔格沙漠东侵的“咽喉”，是下游阳关镇的唯一水源地，是国际旅游文化名城敦煌、世界文化遗产莫高窟乃至河西走廊极其重要的生态安全屏障。

甘肃敦煌阳关国家级自然保护区动植物标本展览馆有三个展厅。第一展厅为保护区基本情况，包括保护区概要，功能区划分，阳关保护区地理走势。第二展厅为沙盘，保护区两大主要保护对象；历年来环保部、省环保厅领导视察指导保护区工作的影像资料及近年来保护区工作人员在工作和学习中所收集的资料，包括总体规划、科考报告、保护区图册、论文集、调查报告集、阳关生态季刊等；保护区成立以来基础设施建设情况，包括新建管护站3个、检查哨卡4个、埋设围栏65公里、界碑200多个，大小宣传牌30多个；社区共建情况；封滩育林和防风固沙情况；野生动植物资源情况，其中共有脊椎动物145种，其中哺乳类35种，鸟类87种，鱼类7种，两栖动物2种，爬行动物14种，记录在册的昆虫40种，以及近期打捞出的一条长97cm，重29斤的野生草鱼标本。种子植物141种，被子植物2种。第三展厅是以山地、湿地、荒漠为主的模拟生境展厅，并对这三种模拟生境中典型动植物进行展示。动物标本包括苍鹰、沙狐、刺猬、灰斑鸠、红脚鹬、文须雀等111件。以及保护区中特有的湿地植物和荒漠植物所做成的蜡叶标本212件。