Сохранность участков нетронутой темнохвойной тайги имеет свою давнюю историю. К началу XVIII века нынешняя территория заповедника, как и весь Средний Урал, были покрыты темнохвойной тайгой. Местные народности – вогулы (манси) – в лесу только охотились и вырубали небольшое количество деревьев рядом с жильём. Некоторые растения, как например лиственница, считались священными и сохранялись.
С появлением в начале XVIII века заводчиков Демидовых на Урале началось строительство железоделательных заводов. Леса западной части территории будущего заповедника начали вырубаться для выжига древесного угля. Леса восточной части в верховьях реки Сулём подверглись вырубке позже – в начале XIX века. Были проложены две дороги («Невьянский зимник» и «Новошайтанская»), по которым в Невьянский и Верхнетагильский заводы вывозился древесный уголь и доставлялась готовая продукция заводов на пристани реки Чусовой для весеннего сплава по большой воде в европейскую Россию.
К середине XIX века северная часть нынешнего заповедника уже была пройдена рубками и пожарами. Кроме того, лес в больших количествах вырубался для создания сенокосов и для строительных нужд. В то же время сохранялись кедровники в окрестностях Верхнего Тагила и в верховьях рек и ручьёв, которые ценились местным населением как охотничьи и орехово-плодовые угодья.
В 1946 году по инициативе Уральского университета создаётся обширный среднеуральский заповедник «Висим» площадью 56320 га. Он протянулся с запада на восток почти на 40 км и включал высшую точку Среднего Урала – гору Старик-Камень (755 м над ур. моря). В 1951 году заповедник был закрыт, а его лесные массивы начали интенсивно вырубаться.
К середине XX века больше половины территории, входящей ныне в Висимский заповедник, было вырублено. В восточной части заповедника последние рубки производились перед самой его организацией – в конце 60-х – начале 70-х годов. Территория, переданная заповеднику в 2001 году, последние тридцать лет ХХ века также интенсивно вырубалась, нетронутым остался только небольшой участок тайги на горе Долгой.
И тем не менее, по мнению географа, геоботаника, лесоведа Владимира Георгиевича Туркова, природу заповедника «надо признать исключительно интересной. …Он замечателен тем, что заповедует, с одной стороны, территорию, прошедшую достаточно типичную для горнозаводского Урала историю хозяйственного освоения, а с другой – мало затронутые ландшафты горнолесного Урала, исчезающие или в корне изменяемые ныне в результате промышленного освоения. Уже в настоящее время эти ландшафты, широко распространённые в прошлом, стали уникальными эталонами природы Средне-Уральского низкогорья».
Заповедник расположен в низкогорной части Среднего Урала. На востоке он характеризуется собственно низкогорным рельефом с перепадами высот 250–300 м и максимальной высотой 699 м над ур. моря (гора Большой Сутук). Рельеф западной его части низкогорно-увалистый, депрессионно-равнинный.
Большая часть заповедника находится на западном макросклоне Среднего Урала в верховьях реки Сулём (правый приток реки Чусовой), входящей в обширный Волжско-Камский бассейн. Восточная, очень небольшая часть, включает участок водораздельного кряжа с начинающейся здесь рекой Вогулкой (левый приток реки Тагил), относящейся к Обскому бассейну. Таким образом, охраняемая территория находится одновременно в Европе и Азии, а воды из заповедника текут в Волгу и Обь.
Преобладающей растительностью заповедника являются леса, среди которых большую часть территории занимают берёзовые или смешанные древостои, образовавшиеся после вырубок, пожаров и массовых ветровалов. Сохранилось лишь три небольших массива коренной темнохвойной тайги площадью около 1500 га, приуроченных к вершинам и склонам четырёх гор – Большой Сутук, Малый Сутук, Долгая, Кулига. Они представляют особую научную и историческую ценность, поскольку подобных лесов на Среднем Урале практически не осталось.
Основными древесными породами темнохвойных лесов заповедника являются ель сибирская и пихта сибирская, единично встречается сосна сибирская или кедр, который находится здесь на юго-западной границе своего распространения. Под пологом этих лесов всегда сильное затенение и достаточно влажно. В таких условиях могут выживать только теневыносливые виды растений: различные виды папоротников, таёжное мелкотравье – кислица обыкновенная, майник двулистный, седмичник европейский, ожика волосистая и другие. Богат моховой покров.
Подлесок темнохвойных лесов редок и состоит из малины, рябины, черёмухи, шиповника, жимолости. Но в так называемых окнах, образующихся после выпадения нескольких деревьев, малина образует густые заросли. Хорошая освещённость способствует разрастанию здесь крупных папоротников и лугово-лесного высокотравья, к которому относятся: борец северный, чемерица Лобеля, скерда сибирская, колокольчик широколистный, какалия копьевидная, реброплодник уральский и некоторые другие виды.
