Айтуарская степь занимает площадь 6753 га и расположен на левобережье р.Урал у с.Айтуарка Кувандыкского района на границе РФ с Казахстаном (Актюбинская область). До 1960-х годов на территории участка располагались два небольших казахских аула. Лугово-степные урочища использовались как сенокосы. В 1971 г. Айтуарская степь вошла в состав нового козоводческого совхоза «Загорный». Выпас коз одновременно с сенокошением осуществлялся до 1985 г., затем был ограничен. С 1988 г. приостановлены все виды хозяйственной деятельности, за исключением спорадического выпаса лошадей со специально созданной в с.Айтуарке конефермы с целью производства кумыса.
Айтуарская степь – наиболее гористый участок заповедника, является частью Уральской складчатой страны. Расположен на левобережье р. Урал в междуречье речек Алимбет и Айтуарка. С востока участок окаймляет Центрально-Уральское поднятие, с запада — Западно-Уральская внешняя зона складчатости. Среди форм рельефа преобладают морфос-кульптуры, так как пенеплен, бывший здесь в мезозое, в неоген-четвертичное время в результате эрозионной деятельности р. Урал преобразован в мелкосопочник. Ландшафтную структуру образуют горные плакоры, балки и их склоны, межбалочные гряды, бугристо-грядовые мелкосопочники с останцами кристаллических пород, эрозионные известковые останцы. При этом следует отметить, что особую оригинальность участку придают шесть меридионально расположенных и не похожих друг на друга балок – Актюбе, Бескаин, Жарык, Карагашты, Ташкак и Шинбутак. Имеется ряд геологических достопримечательностей – останцы выветривания, изоклинальные складки и др.
Главным фактором формирования почв участка являются вертикальная дифференциация рельефа и пестрый состав почвообразуюших пород. Активное влияние на почвообразование оказывают также процессы осолонцевания и соленакопления. Почвы днищ балок сформированы на древних аллювиальных отложениях. Механический состав почвообразующих пород глинистый и тяжелосуглинистый.
Вершины хребтов и верхние трети склонов всех экспозиций занимают черноземы южные неполноразвитые сильнокаменистые и их комплексы с выходами коренных пород. Мощность гумусового горизонта не превышает 15 см с содержанием гумуса более 6 %.
В южной части территории участка, представляющей собой широкую волнистую равнину, сформированы южные карбонатные черноземы. Встречаются почвы с различной степенью засоления, преимущественно хлоридно-сульфатного типа. Днища балок покрыты лугово-черноземными среднегумусными среднемощными почвами тяжелого механического состава. В замкнутых понижениях балок получили развитие лугово-болотные почвы.
Гидрографическая сеть представлена значительным числом ручьев, проходящих по днищам названных выше балок. Однако следуетотметить, что эти ручьи часто пересыхают или имеют прерывистое течение. Постоянным водотоком является лишь речка Айтуарка, окаймляющая участок с запада и впадающая в р. Урал. Грунтовые воды, связанные со скальными породами палеозоя, выходят на поверхность в верховьях балок в виде небольших родничков (около 22 на участке).
Айтуарская степь – эталон горно-балочных ландшафтов Южного Урала. Ландшафтную структуру образуют высокие равнины с типчаково-ковыльной растительностью на маломощных южных черноземах, горные балки и их склоны, межбалочные водораздельные гряды с каменисто-степной растительностью, бугристо-грядовые мелкосопочники с останцами кристаллических пород. На фоне степной и каменисто-степной растительности участка выделяются балочные и нагорные осинники и березняки, а также заросли степных кустарников.
Особенностью участка является горно-балочный характер его расчленения: глубокие долины речки Айтуарки, балок Акбулак, Шинбутак, Камыссай, Ташкак рассекают компактный участок на отдельные урочища. Днища балок орошаются родниками и ручьями, способствующими формированию черноольшаников и луговых болотин. Степные сообщества богаты эндемичными и реликтовыми видами.
В типчаково-ковыльных степях преобладают ковыли Залесского и Лессинга, оносма простейшая, чабрец Маршалла. По лощинам и ложбинам обычны ковыль красивейший, мятлик степной, гвоздика Андржиевского, шпажник черепитчатый, ятрышник шлемоносный. На каменистых склонах и вершинах холмов произрастают гвоздика уральская, чабрец мугоджарский, астрагал Гельма, горноколосник колючий, являющиеся реликтами, а также клаусия солнцепечная, остролодочник яркоцветковый, эфедра двухколосковая. Кустарниковые заросли состоят из таволги зверобоелистной, караганы кустарниковой, вишни степной, миндаля низкого, ракитника русского и др.
Фауна млекопитающих насчитывает 38 видов. Здесь многочисленны такие виды, как байбак, обыкновенный хомяк, обыкновенная слепушонка, степная мышовка, степная пищуха; из хищных – лисица, степной хорь. В древесно-кустарниковых зарослях обитают кабан, лось и косуля. Отмечено 106 видов птиц, из них 41 вид гнездится. Широко представлены здесь соколообразные, в том числе степной лунь, курганник, степной орел, могильник, балобан, степная пустельга и др. Обычны тетерев, серая куропатка, перепел и стрепет. В составе фауны насекомых много видов, занесенных в Красную книгу России: боливария короткокрылая, толстун степной, дыбка степная, шмель-лезус, пчела-плотник, ктырь гигантский, махаон, аполлон.
Имеется возможность расширения участка заповедника за счет прилегающей поймы реки Урал и урочища Рыспай. Айтуарская степь территориально граничит с восточной стороны левобережной частью приуральского мелкосопочника, находящейся на территории Актюбинской области Казахстана. В связи с этим, данный участок российско-казахстанской границы является возможным объектом межгосударственного сотрудничества в области охраны окружающей среды и перспективной территорией для создания крупной трансграничной ООПТ.