Станично-Луганский филиал заповедника находится на левом берегу, в пойме реки Северский Донец, на Северо-Восток от Луганска. В его состав входит часть Кондрашевского лесничества с семью пойменными озерами, пригодными для поселения и воспроизведения редчайшего мехового реликтового зверька - выхухоли. Территория заповедника вытянулась узкой полосой, занимая пойму и часть боровой террасы.
На заповедной территории более всего распространены пойменные дубовые и вязово-дубовые леса. В кустовом ярусе преобладают клен татарский, свидина кроваво-красная и бруслины европейская и бородавчатая.
В травяном покрове преобладают лесные и некоторые луговые растения: ландыш обыкновенный, расходник обыкновенный и колокольчики персиколистые, верболозы луговые, волновник обыкновенный, осока ранняя, подмаренник чинки, грястица сборная и другие.
Вокруг русла, занимая значительную часть поймы вдоль Северского Донца и вдоль стариц, по берегам озер и в котловинах раскинулись леса из вербы белой и осокоря (тополя черного). Они занимают в заповеднике свыше 10% территории. В переходной зоне к центральной части поймы растут вязовые леса. Далее, в притеррасной части поймы, на илисто-болотистых грунтах, распространены ольховые леса. Здесь в подлеске - значительные заросли жостера ломкого, черемухи обыкновенной, калины обыкновенной, бузины черной. На песчаных холмах боровой террасы в послевоенные годы высажены монокультуры сосны обыкновенной с отдельными экземплярами сосны крымской. Таким образом, в заповеднике насчитывается до 20 видов древесных пород и свыше 20 разных кустов.
Сплошные массивы леса изредка прерываются полянами, луга (в небольшом количестве), пойменные и застепненные, укрывают вершины продолговатых грив и возвышенные части поймы. Участки настоящих лугов очень небольшие на опушках. Болотистые луга встречаются в притеррасных понижениях, на днищах глубоких межгривных котловин и по берегам лесных озер.
Станично-Луганский филиал является типичной пойменной широколистой дубравой зоны обычных черноземов с переходом к южным. На песчаной террасе преобладают песчаные и глинисто-песчаные грунты. Здесь большое разнообразие биотопов с большой кормовой базой, поэтому видовой состав животных довольно разнообразный.
Благодаря заповедному режиму стали обычными лось, косуля и дикие свиньи. В особенности хорошо размножаются русаки. На протяжении почти всего лета встречаются молодые зайчата. На боровой террасе в соснах постоянно суетятся белки.
Много в заповеднике и мелких грызунов. В особенности часто встречаются полевки - обыкновенная и рыжая, немало и водной. Мышь домашняя в ряде заросших сорняком мест образовала целые колонии, где всюду в значительном количестве видны их домики - бугорки. Есть здесь мыши желтогорлые, встречается мышь обыкновенная, лесных мало.
Наличие большого количества мелких грызунов стало причиной того, что на заповедной территории обычными стали куницы - лесная и каменная, а также другие виды из семьи куниц. Немало и лисиц, которые, кроме грызунов, охотятся за фазанами, куропатками и другими птицами. В последнее время стали появляться волки, которые не раз охотились на заповедной территории.
Особенно богат видовой состав птиц. Благоприятные условия для гнездования, богатая кормовая база привлекают в заповедную пойму значительное количество птиц. Здесь есть такие редчайшие виды, как орел-беркут, орлан-белохвост, балабан, скопа, филин, дрофа, ходулечник и прочие виды, занесенные в Красную книгу.
Немало в заповеднике земноводных и пресмыкающихся. Во время больших наводнений кумка обыкновенная становится фоновым видом. Хорошо размножаются жаба зеленая, лягушки - луговая, озерная и прудовая. Обычными здесь являются ужи. Встречается ящерица прыткая.
Одним из основных объектов охраны филиала является типичная жительница поймы - выхухоль. Этот небольшой зверек существовал много миллионов лет до нашего времени. Был довольно распространен и широко расселен по бассейнам многочисленных речек Европы, но в наше время его существование стало под серьезной угрозой. Теперь на территории современной Европы осталось лишь два разорванных ареала, где еще встречается выхухоль. Выхухоль обыкновенная живет только в бассейнах Дона, Волги и Урала. Родственница выхухоли обыкновенной - пиренейская выхухоль водится на севере Испании, значительно мельче и имеет менее ценный мех.
В Украине выхухоль водилась в бассейне Днепра и Северского Донца, но из-за отсутствия охраны исчезла из притоков Днепра в начале XX ст. Ныне ее популяция воскрешена по речке Сейм в Курской области РФ, отдельные особи начали встречаться на территории Сумской области.
Из аборигенных популяций выхухоли в Украине отдельные семьи и отдельные особи теперь встречаются лишь в заплавах левых притоков Северского Донца - речек Красной, Жеребец, Айдар, Деркул и в некоторых старицах и озерах Кременского лесхоззага.
На территории Станично-Луганского филиала есть озера, где живет выхухоль - Рог, Песчаное, Мосякино и др., а также речка Громок, что протекает вдоль границы филиала. Озера здесь пополняются чистой водой из подземных источников. Небольшие колебания уровня пойменных озер - основное условие для нормального существования этого зверька.