На одній із гір заповідника - Княжій - в результаті археологічних розкопок академік М.Ф. Біляшівський у 1892 році відкрив залишки літописного міста Родня - одного з перших міст східних слов'ян. Під час пізніших розкопок на території нинішнього заповідника було виявлено поселення скіфів і полян. Важливою передумовою створення заповідника була також і потреба захисту Тарасової (Чернечої) гори від ерозійної руйнації шляхом вилучення із господарської діяльності навколишніх земель.
Канівський природний заповідник - один з найстаріших заповідників в Україні. Він був створений згідно з постановою Колегії Наркомзему УРСР від 30 липня 1923 р. За останні 83 роки площа заповідника та статус цієї території неодноразово змінювались. З 1951 по 1968 роки ця територія була учбово-дослідним лісовим господарством Київського університету. Постановою Ради Міністрів УРСР від 12 листопада 1968 р. № 568 їй було повернуто статус державного заповідника. Розпорядженням РМ УРСР від 22 грудня 1986 року № 717-р площа заповідника була збільшена і на сьогодні вона становить 2027,0 га.
Його територія включає так звану нагірну частину - покриті лісом яри та пагорби на правому березі Дніпра (1415 га), два заплавних острови Дніпра - Круглик (92 га) і Шелестів (394 га) та Зміїні острови (116 га) в Канівському водосховищі - останці лівобережної тераси. Навколо території заповідника встановлено охоронну зону площею 1353 га.
Основними функціями і завданнями заповідника є охорона і збереження у природному стані типових та унікальних природних комплексів Лісостепу України, збереження біорізноманіття, моніторинг динаміки природних процесів. Заповідник є також учбовою базою Київського національного університету ім. Т.Г. Шевченка, де проходять польову практику студенти біологічного, географічного та історичного факультетів.
У заповіднику працюють 72 чоловіки, з них у науковому підрозділі - 11, у службі охорони - 14 осіб.
За схемою фізико-географічного районування територія заповідника знаходиться на межі Дністровсько-Дніпровського та Лівобережно-Дніпровського лісостепових країв Лісостепової зони. За геоботанічним районуванням рослинність цієї території відноситься до Уманьсько-Канівського (Правобережного центрального) округу Подільсько-Середньопридніпровської підпровінції Східноєвропейської провінції Європейсько-Сибірської лісостепової області.
Через значну розчленованість рельєфу на території заповідника спостерігається велика різноманітність мікрокліматичних умов, ґрунтового й рослинного покривів та тваринного світу.
Ще в недалекому минулому Канівські гори були лісовим краєм. Ковилово-різнотравний степ займав переважно верхівки горбів і південні крутосхили. Та вже на початку ХХ ст. внаслідок людської діяльності лісовий покрив значно зменшився. Вирубування лісів призвело до заміни основної породи дуба грабом. Після знищення лісів на крутосхилах почалася сильна ґрунтова ерозія. Тому нині яри займають майже третину території заповідника. Глибина деяких із них - Сухий потік, Маланчин потік, Комашиний яр - сягає 30-40 м. До території заповідника входять також відроги Хмілянського яру - одного з найбільших у Європі.
У лісовому покриві домінує граб з домішкою дуба звичайного, кленів гостролистого і польового, липи серцелистої, берези бородавчастої, ясена звичайного. Грабова діброва заповідника знаходиться на східній межі суцільного поширення європейських грабових лісів. Тут відомі і найбільш північні та східні місця зростання деяких європейських рідкісних рослин: підсніжника звичайного, скополії карніолійської, цибулі ведмежої, ранника весняного. На затінених північних схилах та в тальвегах трапляються реліктові рослини, що збереглися тут з льодовикових часів: багаторядники Брауна та шипуватий, голокучник дубовий, грушанка мала. На добре освітлених південних схилах можна зустріти релікти вже більш теплого міжльодовикового періоду: чину рябу, шоломницю високу та ін.
Значний науковий інтерес становлять екосистеми заплавних островів. Саме їх можна віднести до еталонних. Після створення на Дніпрі каскаду водосховищ таких островів практично не залишилося.
На Зміїних островах значну частину території займають вікові дуби й сосни з багатими підліском і трав'яним покривом. Тут на одній ділянці можна зустріти сон-траву, очерет і конвалію. Це пов'язано з підтопленням островів водами водосховища - у типові комплекси інтенсивно вселяються болотні види. Відбувається перебудова природної екосистеми.
На території заповідника охороняються 2 лісових, 1 степове та 2 водних рослинних угруповання, занесені до Зеленої книги України.
У флорі заповідника нараховується 990 видів судинних рослин, що становить близько 20 % флори України. Тут виявлено 170 видів лишайників, 138 - мохоподібних, а також 1232 види справжніх грибів. У заповіднику зростають 5 видів рослин, занесених до Європейського червоного списку, 29 видів, занесених до Червоної книги України, 6 видів з Додатку 1 Бернської конвенції.
Багатою є також фауна заповідника. В районі Канівських дислокацій виявлено понад 10 тис. видів безхребетних тварин (всього по Україні їх нараховується 25 тис. видів). Тільки комах мешкає у заповіднику близько 8000 видів, з яких 36 видів занесено до Червоної книги України (дибка степова, красотіл пахучий, жук-олень, вусач великий дубовий, джміль моховий, бджола-тесляр звичайний, сколія-гігант, ктир гігантський, бражник мертва голова, ведмедиця Гера, махаон, поліксена). Тут охороняється понад 300 видів павукоподібних, 200 видів молюсків, 130 видів ракоподібних, 49 видів багатоніжок, у тому числі рідкісний вид полідесмус український.
Серед хребетних тварин у заповіднику мешкають 233 види птахів, 53 види ссавців, 11 видів земноводних, 8 видів плазунів, 37 видів риб та 1 вид круглоротих, у тому числі чимало рідкісних видів. Щороку на Дніпрі біля заповідних островів зимує до 14 особин орлана-білохвоста, а з 1996 року цей птах почав гніздитись у заповіднику. Трапляється на прольоті чорний лелека. Неодноразово зустрічались змієїд і балобан. На острові Круглик є велика колонія чаплі сірої - близько 150 гнізд. На прольоті у порівняно великій кількості бувають на островах велика та мала білі чаплі.
Велике значення має заповідник і як місце відпочинку птахів під час прольотів. Восени в затоках і затопленому лісі на Круглику можна бачити великі зграї качок, куликів, мартинів.
Із ссавців звичними мешканцями заповідника є козулі, кабани, лисиці, зайці, борсуки, трапляються лосі. На островах постійно живуть кілька сімей бобрів, біля води можна побачити сліди видри та норки.
Із земноводних поширені жаби гостроморда, трав'яна і ставкова, ропуха сіра, квакша, часничниця. Трапляються тритони звичайний та гребінчастий. Серед плазунів найчисленнішими є ящірки зелена та прудка, вуж, рідше трапляються веретільниця, мідянка, гадюка звичайна (чорна та плямиста форми).
Загалом на території заповідника зберігається 26 видів тварин, занесених до Європейського червоного списку, 83 види, занесені до Червоної книги України, та 175 видів тварин, що підлягають особливій охороні згідно з Бернською конвенцією.
Без перебільшення можна сказати, що екосистеми Канівського заповідника є одними з найбільш вивчених в Україні. Фахівцями різних галузей опубліковано понад 3500 наукових праць, присвячених заповіднику. Науковцями заповідника з 1968 року ведеться "Літопис природи" - основний звітний документ наукового відділу. На постійних пробних ділянках проводяться регулярні спостереження за річною та сезонною динамікою рослинного покриву. Накопичено досвід ведення комплексних екологічних досліджень, складено геоботанічну, ландшафтну та ґрунтову карти заповідника, проведено інвентаризацію основних груп рослин, тварин і грибів.
Актуальним і перспективним для заповідника є вивчення сукцесійних процесів, що дає змогу прогнозувати розвиток екосистем, збереження рідкісних видів та підтримання біорізноманіття.
Не менш важливим для заповідника є вивчення інтродукованих видів рослин і тварин. Деякі з них поводять себе досить агресивно відносно місцевих видів. Так, акація біла, клен американський та аморфа кущова вже займають значні площі, потіснивши аборигенні деревні та чагарникові види. Завезена десятки років тому американська норка витісняє європейську. Тому актуальним стало прогнозування подальшого розвитку природних комплексів загалом і стану окремих популяцій місцевих та інтродукованих видів.
Оскільки м. Канів є значним туристичним центром (Тарасову гору щороку відвідують до 300 тис. туристів), заповідник частково виконує і роль національного парку. Науковці розробили кілька екологічних стежок для організованих екскурсій. Особливою популярністю у відвідувачів користується музей природи, розташований на території садиби заповідника в меморіальному будинку академіка М. Ф. Біляшівського. Експозиція музею складається із 7 відділів (археологічного, палеонтологічного, лісового, ботанічного, зоологічного, відділу загальної екології, відділу вшанування пам'яті першого ректора Київського університету - професора М. Максимовича) та двох меморіальних кімнат академіка М. Ф. Біляшівського. Вона побудована виключно на багатющому місцевому матеріалі, а деякі експонати могли б стати справжньою окрасою провідних музеїв світу. Такими є кам'яні жіночі фігурки епохи палеоліту, кам'яні знаряддя праці, кераміка трипільської культури, елементи прикрас ранньослов'янського періоду.
У відділі палеонтології вражають людську уяву скам'янілі бивні та зуби мамонта, роги гігантського оленя, зуби акули лямна, "чортові пальці" та ін. Лісовий відділ розкриває перед відвідувачами таємниці життя лісу, а ботанічний, ніби продовжуючи цю тему, оповідає про рідкісні та лікарські рослини рідного краю, про ті величезні можливості, які має природа у відновленні та підтриманні нашого здоров'я. У зоологічному відділі одночасно можна милуватися чудовою колекцією метеликів, опудалами граціозної козулі, плямистого оленя, лося, кабана, суворого і гордого вовка, могутнього орла-беркута тощо. Експозиція відділу загальної екології розповідає про історію охорони природи, заповідної справи, про ті біди, яких зазнають люди від варварського ставлення до природи, порушення її законів. У відділі вшанування пам'яті першого ректора Київського університету можна дізнатися про його творчу та велику історико-культурну спадщину.