Организации Репетекского биосферного государственного заповедника предшествовала деятельность Репетекской песчано-пустынной научной станции, однако действительная история заповедника начинается много лет раньше формальной даты его образования. Репетекская песчано-пустынная станция была создана по инициативе Императорского Географического общества в 1912 г. для стационарного изучения пустыни Каракумы. Ее непосредственным организатором и руководителем до 1928 г. был В.А.Дубянский, впоследствии профессор МГУ им. М.В.Ломоносова.

27 октября 1927 г. Постановлением ЦИК ТССР был учрежден Репетекский государственный заповедник, призванный сохранить уникальные пустынные леса черного саксаула в районе Репетека. Заповедник образован с целью сохранения в естественном состоянии типичных и уникальных ландшафтов его территорий (природных комплексов) со всей совокупностью их компонентов, изучения в них естественного течения природных процессов и явлений, а также генетического фонда животного и растительного мира, разработки научных основ охраны природы.

Статус «биосферного» заповедник получил 19 февраля 1979 г. по решению Международного координационного Совета программы ЮНЕСКО «Человек и биосфера ».

Репетекский биосферный государственный заповедник — старейший в Туркменистане, расположен в центральной части Восточных Каракумов в 70 км к югу от Туркменабада, в районе железнодорожной станции Репетек. Его площадь составляет 34 600 га.

Репетекский заповедник расположен в центральной части Восточных Каракумов и занимает территорию, характеризующуюся ландшафтом крупно-грядовых песков с барханными массивами и понижениями под белыми и черными саксаульниками. Разновидность песчано-пустынного рельефа Репетека уникальна, аналогов нет в мире. Здесь на территории заповедника имеются почти все разновидности форм рельефа пустынь. Основными уникальными природными объектами является черно-саксауловые леса заповедника, которые занимают 1 470 га или 4,5 % от общей площади. Распространяясь по понижениям пустынного рельефа эти настоящие «леса пустыни» — концентраторы основной части всего биологического разнообразия региона. Здесь произрастают более 100 видов растений, среди которых доминируют травы. Репетекский заповедник представляет собой одно из немногих мест в Каракумах, где эти леса сохранились в естественном виде.

В сочетании с крупными песчаными грядами, бугристыми и барханными песками долинообразные понижения с черносаксаульниками представляют единый заповедный комплекс – местообитания немногочисленной, но стабильной популяции джейранов, гнездования редких птиц – беркута, обыкновенного змееяда и пустынного воробья. Целый ряд других редких птиц находят здесь временное убежище особенно в зимнее время. В заповеднике обосновалась группа редких насекомых. Для туркменского жука-носорога это единственное известное место нахождения.

Черносаксауловые леса заповедника произрастают в урочищах «Северная долина», «Ямантокай», «Южная долина» и «Чарлак».

Микологическое разнообразие заповедника в настоящее время насчитывает 189 видов грибов — микромицетов, 8 видов базидиальных грибов-макромицетов. Флористический состав — 68 видов почвенных водорослей, 4 вида эпифитных лишайников, 4 вида листостебельных мхов, 1 вид голосеменных и 120 видов местных цветковых растений.

Основу флоры цветковых растений составляют виды семейств маревых, сложноцветных, крестоцветных, злаковых, бобовых, бурачниковых и гречишних. На их долю приходится 87 видов или 72,5% всего флористического разнообразия.

Несмотря на численное и видовое превосходство трав, растительный покров заповедника имеет древесно-кустарниковый характер. Наиболее широкое распространение в заповеднике получили белосаксаульники на бугристых и бугристо-ячеистых задерненных песках. Заросли черного саксаула по долинообразным понижениям занимают 4,5 % площади заповедника.

Фаунистическое разнообразие заповедника включает 1343 вида беспозвоночных животных, 22 вида пресмыкающихся, более 200 видов птиц и 29 видов млекопитающих. Около 75% всех видов беспозвоночных являются эндемиками пустынь Турана.

Из пресмыкающихся для заповедника обычны среднеазиатская черепаха, песчаная и ушастая круглоголовки, серый геккон и ящурки, а также стрела-змея, поперечнополосатый полоз, песчаная эфа. Доля эндемиков среди пресмыкающихся составляет 27 %.

15 видов птиц из более чем 200 видов, зарегистрированных в Репетеке, являются оседлыми. Пролетно-гнездящихся насчитываются 18 видов, пролетно-зимующих — 24. Остальные относятся к пролетным, залетным и кочующим. Среди млекопитающих наиболее многочисленны грызуны, особенно песчанки и тушканчики.

Многие обитатели Репетекского заповедника относятся к числу редких. В Красную книгу Туркменистана (2011) включены: из млекопитающих — каракал, джейран; из птиц – беркут, пустынный воробей, змееяд, черный гриф и дрофа-красотка, а также некоторые другие виды птиц из числа пролетных; из пресмыкающихся – серый варан и среднеазиатская кобра; 7 видов беспозвоночных животных, обитающих на территории заповедника также являются краснокнижными.

Основная задача заповедника в наши дни – это сохранение в естественном состоянии хрупких песчано-пустынных экосистем и присущего им биоразнообразия, а также воспроизводство наиболее редких и ценных видов животных в условиях полувольного содержания. Для достижения этих целей в заповеднике с 1998 г. работает отдел охраны, а с 2001 г. существует питомник для диких животных.

Научная деятельность Репетекской песчано-пустынной станции и Репетекского заповедника на протяжении их 100-летней истории была насыщенной и многоплановой. При этом часто фундаментальные исследования динамики и функционирования экосистем совмещались с решением практических задач и проведением различных опытов и экспериментов. С приданием заповеднику статуса биосферного на его базе реализуется программа наземного мониторинга природных компонентов песчано-пустынных экосистем и факторов антропогенного воздействия на них.

В настоящее время сотрудники заповедника, помимо научных исследований ведут большую работу по пропаганде идей охраны природы и экологическому воспитанию населения. На это нацелены экскурсии в музей заповедника и другие интересные уголки заповедника, чтение лекций в школах, публикации в периодической печати, выступления по радио и телевидению, издание брошюр и буклетов.