Чаткальский государственный биосферный заповедник был создан в 1947 г. под названием «Горно-лесной заповедник», в 1959 г. был переименован в Чаткальский государственный заповедник. В 1993 г. Программой MAB UNESCO Чаткальскому заповеднику был присвоен статус биосферного. Заповедник входит в состав трансграничной территории «Западный Тянь-Шань» (Казахстан, Кыргызстан, Узбекистан), которая в 2016 г. была включена в список объектов Всемирного природного наследия UNESCO (ID 1490).
Чаткальский заповедник расположен в Ташкентской области Республики Узбекистан, в западной части Чаткальского хребта. Территория заповедника и его ведомственная принадлежность неоднократно изменялись. Первоначальная площадь Чаткальского заповедника составляла 22 400 га, а территория охватывала бассейн реки Башкызылсай и примыкающий к нему с юго-востока Шавазсай. В 1952 г. Шавазсай был выведен из состава заповедника, и площадь заповедника сократилась до 11 103 га. В 1960-2018 гг. территория заповедника состояла из 2 обособленных участков: Башкызылсайского (11 103 га) и Майдантальского (24 706 га). В 2018 г. Башкызылсайский участок был передан Угам-Чаткальскому биосферному резервату. Современная площадь Чаткальского заповедника составляет 24 706 га (из них 8 645 га покрыто лесом).
Территория Чаткальского заповедника расположена в Бостанлыкском районе Ташкентской области, в бассейне реки Акбулак на северном склоне Чаткальского хребта, в труднодоступной горной местности с высотами от 1200 до 3875 м н.у.м. На территории заповедника представлены среднегорные и высокогорные ландшафты с сильно расчлененным рельефом, пересеченным глубоко врезанными речными долинами речек Ташкескенсай, Тереклисай и Зиндансай, начинающихся ледниковыми цирками.