Расположен Дарвинский заповедник на большом полуострове в северо-западной части Рыбинского водохранилища. Площадь его, первоначально равную 170 тыс. га, неоднократно сокращали, и в настоящее время она составляет 112 630 га, из которых 67 176 га приходится на сушу и 45 454 га — на акваторию. Две трети территории находятся в Череповецком районе Вологодской области и одна треть — в Брейтовском районе Ярославской области.