Қаратау мемлекеттік табиғи қорығы 2004 жылы 1 наурызда құрылды. Ол Оңтүстік Қазақстан облысының жерлерінде Тянь-Шаньның солтүстік-батыс доғаларының тармағы болып табылатын Қаратау жотасының орталығында орналасқан. Қорық Бетпақ дала, Қызылқұм, Мойынқұм шөлдерімен шектеседі. Оның жалпы ауданы 34 300 га.
Қаратау қорығы орналасқан Қаратау жотасы асимметриялық құрылымымен ерекшеленеді. Оның оңтүстік-батыс беткейі салыстырмалы түрде еңісті және кең. Солтүстік және солтүстік-шығыс беткейлері айтарлықтай тік болуымен сипатталады. Көптеген өзендердің терең аңғарлары мен уақытша су ағындары жотаның беткейлерін бөлшектейді. Салыстырмалы түрде ірі өзендердің қатарына Талдыбұлақ, Қантағы, Біресік, Баялдыр жатады. Айтпақшы, олардың ешқайсысының суы Сырдария өзеніне – негізгі су артериясына жетпейді, сөйтіп беткейлердің етегіндегі ағынды жоғалтады.
Қаратау қорығының жануарлар әлемі соңғы жүз жылда айтарлықтай өзгерді. Осы уақыт ішінде бұл аумақта қар барысы мен тяньшань қоңыр аюы жойылып, құм қоян, арқар, елік, қабан сияқты кейбір кәсіпшілік түрлер өте сирек болды. Қорық жерлерінде Қазақстанның Қызыл кітабына енгізілген сүтқоректілердің үш түрі мекендейді. Бұл Қаратау арқары, тас сусары, Үнді жайрасы.
Жергілікті құстар әлемі бай және алуан түрлілігімен ерекшеленеді, барлығы 118 түр. Қазақстанның Қызыл кітабында құстардың 12 түрі енген, көбіне үкі. Жек дуадақ, ақбас тырна, ителгі, жұртшы, сақалтай, бүркіт, дала қыраны, бақалақтақ бүркіт, жылан жегіш бүркіт, қара дегелек, ақ дегелек. Қазіргі уақытта қорықтың энтомофаунасының 152-ден астам түрі бар.
Қаратау қорығының өсімдіктер әлемі жоғары санатты тамырлы өсімдіктердің 1600 түрімен ұсынылған. Жоғары және төменгі споралы өсімдіктердің флорасы әлі де жеткілікті дәрежеде зерттелмеген. Сырдария Қаратауы эндемикалық түрлер саны бойынша көшбасшы орында. Мәселен, қорық аумағында 650-ге жуық түрі өседі. Ғалымдардың пікірінше, оның 76 түрі эндемиктердің қатарына жатады.