В заказнике выделены особо защищенные участки общей площадью 3898,5 га. Он организован с целью сохранения сосновых лесов, и мест обитания редких видов животных и растений, с целью восстановления и поддержания экологического равновесия, призван решать задачи сохранения и охраны типичных биоценозов, редких видов животного и растительного мира, восстановления эталонных сообществ.
Природный комплекс охватывает живописную территорию Павловского заочья в юго-западной части Нижегородской области. Южная и восточная границы заказника проходят через пойму на протяжении 41 километра и примыкают к Оке. По северо-восточной границе протекает речка Черная. Площадь озер - 273 гектара, длина ручьев составляет более 10 километров. Болота, а их на территории заказника более 30, занимают площадь 375 гектаров и служат резервами воды. Лесной массив расположен в большой излучине Оки на слабо всхолмленной песчаной равнине, оставленной водными потоками отступающих ледников. В рельефе большей частью прослеживаются древние дюны, местами имеются карстовые провалы.
Лес составляет богатство Тумботинского заказника, им занято 87 процентов всей площади. Сосновые насаждения занимают 68 процентов. В лесах произрастают 60 видов древесной растительности; всего же во флоре заказника их около 600 видов, 32 вида растений являются редкими, реликтовыми или представляющими интерес. Территория заказника богата ягодниками клюквы, брусники, черники, голубики, ежевики, земляники, куманики, малины, костяники, смородины. Фауна представлена более чем двадцатью видами зверей: лось, кабан, барсук, речной бобр, белка, куница, заяц-беляк, горностай, ондатра, выхухоль (в Красной книге) и др. Из 715 видов птиц, встречающихся в стране, 230 можно найти в заказнике, среди них редкие и занесенные в Красную книгу (серый журавль, на фото 2). Большим разнообразием отличается этнофауна, имеются редкие виды насекомых: бабочка-аполлон (в Красной книге, на фото 1), "медведица Гера" (фото 3), а также шмель моховой, пчела плотник, жужелица блестящая и другие. Из земноводных и пресмыкающихся: ящерицы - обыкновенная, прыткая, живородящая; лягушка остромордая; на озерах - лягушка прудовая, обыкновенный уж; в борах встречается веретеница.