山西黑茶山国家级自然保护区总面积24415.4公顷，其中核心区面积10728.02公顷，缓冲区面积5718.2公顷，实验区面积7969.18公顷。保护区位于山西省兴县境内，范围在东经111°11′39″—111°26′30″，北纬38°10′03″—38°24′05″之间。保护区东界以兴县与岚县县界为界；南界从红石崖西山顶起，经二青山山脊、段木沟北山梁、阳崖沟对面林畔至石窑上，沿山梁向南经火圪达沟、后崖沟山顶、贺家沟南山脊、常伸平村对面林畔、姚家沟旧舍窠、杨山寺附近林畔、常申坪、庄上、刁家湾、上滩沟、东会、西会、寨上退耕还林地畔至阳白公路，沿阳白公路至阳坡水库南缘；西界从阳坡水库大坝起，经兴县与临县县界至玉家墕，向北经湫水沟、黄儿湾沟、神月沟、花舍、南窑沟、苏家沟、弓角底沟、碾焉沟、阳坡、白家峁沟、赤涧、安顺、史家吉至芦子沟，沿小路向东北至芦子沟山顶；北界从芦子沟山顶起，沿山脊至望儿山，经石人山北坡国有林畔、毛儿沟、黎吉沟、十八盘沟、龙王沟林畔至大五十沟，沿大五十沟北侧山梁至大坪头山顶，沿山脊向东至兴县与岚县县界。