Первые предложения об учреждении заповедника принадлежат охотоведам Н.Т.Золотареву и А.В.Афанасьеву, в начале 30-х годов работавшим в составе комплексной Амгунь-Селемджинской экспедиции. Предполагалась организация двух заповедников-резерватов, в основном для сохранения копытных животных.

В 50-х годах в рекомендациях комиссии по охране при дальневосточном филиале АН СССР предполагалось объявить верховья Буреи фаунистическим заказником.
На заседании правительства Хабаровского края было рекомендовано создать заповедник в верховьях Буреи в качестве замены Баджальского заповедника, на территории которого велось строительство горно-обогатительного комбината.

В 1981 г. в верховьях рек Правая Бурея, Олга и Ниман был создан заказник для сохранения плантаций родиолы розовой и других лекарственных растений. Его площадь в верховьях Правой Буреи составила 53,4 тыс. га.

Западно-сибирская проектно-изыскательская экспедиция 1984 г. провела цикл работ и полевых исследований по проектированию заповедника в верховьях р.Бурея.  В распоряжении заповедника имеются воспоминания одного из участников этой экспедиции Михаила Николаевича Смоляра, которыми он поделился ведя переписку с директором заповедника.  Вот выдержки и фотографии из одного его письма:

Участники экспедиции (слева направо): С.Шибанов, А. Киселёв, и М.Смоляр

«К работе по проектированию мы приступили вначале  1984 года. Первое время работали в библиотеке — ГПНТБ и готовились к полевым. Сначала в отряде было нас трое — начальник отряда Станислав Витальевич Шибанов (1939 г.р., работал в экспедиции с 1962 г., умер в 2005 году.),  старший инженер-охотовед  Болеслав Михайлович Фёдоров (1950 г.р., работал в экспедиции с 1973 г.) и я инженер-охотовед  Михаил Николаевич Смоляр (1956 г.р., работал в экспедиции с 1979 г.). Все по образованию биологи-охотоведы, закончившие в разное время биологоохотоведческий факультет Иркутского сельскохозяйственного института. Научным консультантом нам назначили В. В. Дёжкина. За всё время работ мы его не видели. В Чегдомыне он был. Но мы тогда были в поле. От него с нами летом работал биогеограф (по образованию) Андрей (отчество не помню) Киселёв. Картографический материал изготавливали специалисты картгруппы нашей экспедиции. Начальник картгруппы Нелли Константиновна Сапожникова.
В конце апреля  С.В. Шибанов, Б. М. Фёдоров и я прибыли в Хабаровск и затем Чегдомын. Устанавливали контакты с местной властью, со  специалистами  Управления охотпромыслового хозяйства, треста коопзверопромхозов, Даль геологией, Управлением лесного хозяйства, районным госохотнадзором и Верхнебуреинским коопзверопромхозом. Приступили к сбору информации об интересующей территории. Вначале марта провели авиаучёт, рекогносцировочный облёт. Затем Б.М. Фёдоров и я работали 20 дней на контрольной учётной площадке с центром в устье Имганаха.

Участники экспедиции (слева направо): А Киселёв, М.Смоляр, В. Небайкин в Ср. Ургале

Был случай задержания браконьера. История этого случая такова. Мы наткнулись на след от чужих лыж и нарточек на заснеженном льду Левой Буреи между устьями Имганаха и Лана. Мы шли вниз — на Лан и Балаганах. Он шёл вверх.  Вернувшись, через четыре дня на базовую избушку мы обнаружили, что у нас был гость. Всё (документы, деньги, вещи) посмотрел, но ничего не взял. Дров использовал минимум. Соблюдал порядок. Потом, когда мы вылетели с площадки, Б. М. Фёдоров с работником охотнадзора и каким- то руководителем района сразу же полетели на задержание. Обнаружили его, тянущим нарты,  вверх по Левой Бурее. Увидев вертолёт, он попытался бежать. Вертолёт сначала завис над ним, но побоявшись выстрела, вертолёт сел в отдалении за чозенией. Браконьер убегал на лыжах в распадок. Болеслав догнал его и задержал.  В нарточках среди прочего у него были капканы и лоток для мытья золота. В тот же вылет Б. М. Фёдоров сфотографировал лося, которого уже собирались задрать волки. Вертолёт их отпугнул. В проекте эта фотография должна быть. На ней видны следы подхода волков к лосю и их бегства при приближении вертолёта.
Потом Б.М. Фёдорова перевели в другой отряд  начальником отряда.
Летом, кроме С.В. Шибанова и меня в отряд входили: Андрей Киселёв (ЦНИЛ Главохоты РСФСР), ботаник — Владимир Дмитриевич Небайкин (ХабКНИИ), проводник — Евгений Иванович Аверин (штатный охотник Верхнебуреинского коопзверопромхоза, охотившийся в бассейне Левой Буреи). 
В начале июля мы залетели на Левую Бурею. В.Д. Небайкин, А. И. Аверин и я высадились — сбросили рюкзаки, палатку и спрыгнули сами с вертолёта (он завис примерно в 1 метре от земли) на водоразделе, выше озера Корбохон. С. В. Шибанов и А. Киселёв  с основным грузом сели у устья Корбохона. Мы ночевали у озера. Потом, закладывая таксационные маршруты, собирая гербарий (В. Д. Небайкин ещё и бабочек ловил),  мы за три или четыре дня дошли до устья Корбохона. Оттуда сплавлялись на четырёх резиновых лодках. С. В. Шибанов на трёхсотке, А. Киселёв и Е.И. Аверин — на двухсотках, В.Д. Небайкин и я на пятисотке вдвоём с основным грузом.  Делали остановки, закладывали маршруты. Как и в марте, поражала захламлённость тайги валежником.

Евгений Иванович Аверин — штатный охотник и наш проводник

Ниже устья Лана обнаружили, что в избушке кто-то живёт. Когда пошли в маршрут вниз по берегу Левой Буреи, нам навстречу выходит кореец с ношей  в обеих руках. Завидев нас, он бросил мешки и стремглав метнулся в сторону, в приречные заросли. Мы за ним. Он затаился. Потом перебежал. Мы опять за ним. Он на склон, в лиственничник и там где то опять затаился. Искали, не нашли. В мешках было мясо кабарги. На берегу нашли  ещё одну испорченную кабаргу. В маршруте по гребню хребта С. В. Шибанов, А. Киселёв и Е. И. Аверин сняли несколько десятков петель поставленных на кабаргу. Через несколько дней мы этого корейца нагнали, ниже места слияния Левой Буреи с Правой Буреей.  Он сплавлялся на плотике. Прижали его к берегу. Задержали. Вещей нет, сам мокрый весь. По-русски не говорит или притворяется, что не говорит. Когда начинаем фотографировать — он надувает щёки. Отпустили его. Ещё спичек дали, продуктов.  Как нам рассказывали, корейцев на промысел кабарожьей струи снаряжает в тайгу  их начальство.
В конце сентября начале октября мы сплавлялись по Правой Бурее. С. В. Шибанов,  В.Д. Небайкин, Константин (отчества не помню) Ламихов (устроился в экспедицию после института,  геоботаником) и я. Уже чувствовалось дыхание зимы. Снежок частенько шёл. Северные олени по берегу и на островах встречались.
Всё время восхищались чистейшей водой, с каким-то особенным вкусом. Володя Небайкин, по-моему,  даже утверждал, что вода сладковатая. А ещё запомнились красивые камни — галька. Как я «воевал» с Володей, чтобы он лодку камнями не перегружал. Андрей тоже набирал эти камни». 

А.Д.Думикян

По результатам экспедиции на совещании при Хабаровском крайисполкоме 30 октября 1984 года было принято решение, по которому в территорию заповедника должны были войти бассейн Правой Буреи и большая часть бассейна Левой Буреи общей площадью 358,4 тыс. га. На левобережной части бассейна Левой Буреи, лежащей южнее водораздела Лан-Балаганах, предполагалась добыча олова. Эта территория не была включена в заповедник, как планировалось. Там была создана охранная зона, включающая низкогорные биотопы бассейна Левой Буреи.

Буреинский государственный природный заповедник был создан 12 августа 1987 года постановлением Правительства РФ №334. За период своего существования заповедник сменил 5 директоров (А.Г.Зимин — 1988-1989, В.Н.Кожухов — 1989, В.В.Кравченко — 1989, С.С.Каменев — 1990-1993, А.Д.Думикян — 1993-2013).

Наибольший вклад в становление и развитие заповедника внес Альберт Думикович Думикян, который 25 лет жизни посвятил делу охраны и изучения уникальной заповеданной природы верховий р. Бурея, из которых почти 20 лет  на должности директора. После ухода на заслуженный отдых Альберта Думиковича, заповедник возглавил Вадим Валерьевич Турченко.

Природа заповедника отличается первозданностью и высокой сохранностью естественных биоценозов.  До 70-х годов XIX века хозяйственная деятельность на территории заповедника сводилась к охотничьему промыслу эвенков. В верховьях Буреи, на сопредельных с заповедником территориях, в 1874 г.  были разведаны месторождения золота. Появились поселки Чекунда, Усть-Ниман, Усть-Умальта, Софийск. Примерно в это же время были открыты угольные месторождения реки Ургал. С начала 30-х годов ХХ века они вступили в промышленную эксплуатацию, что повлекло за собой бурное экономическое развитие района. До конца ХХ века в районе интенсивно функционировали горнодобывающие и лесозаготовительные предприятия. После начала перестройки и до настоящего времени их деятельность постепенно сокращается.