Резерватът "Вълчи дол" e единствения резерват със строг режим на охрана в Източните Родопи. Той е част от Защитена зона "Студен кладенец" и от Орнитологично важно място “Студен кладенец”. Общата площ на резервата е 774,70 ха.
Обявен е за защитен обект през 1980 година с цел съхраняване на случайно откритото гнездово находище на белоглави лешояди, В резервата се опазват и местообитания на редки и застрашени птици, както и характерна, слабо засегната от човешката дейност екосистема в Източните Родопи.
В резервата "Вълчи дол" много силно е изразено средиземноморското влияние върху климата, което е дало отражение върху флората и фауната.
Растителността е разнообразна, като характерно е присъствието на различни средиземноморски представители. В резервата преобладава храстовидната растителност и вечнозелени храсталаци от средиземноморски тип. Във високите части има широколистни гори, а в ниските билни части са разположени съобщества на люляк.
Голямо е видовото разнообразие на растения, редица от които са редки и ендемити. Установени са 413 вида висши растения, от които 1 български и 6 балкански ендемита. Един вид растение е застрашен, а 14 вида са редки, включени в Червената книга на България. Срещат се и 27 вида орхидеи, от които най-красиви са пурпурния салеп и недоразвития лимодорум. Особено интересен е родопският силивряк, който е балкански ендемит и терциерен реликт. Освен като "орфеево цвете", което е свързано с древна легенда, той е известен и с името "феникс", заради способността му да престои изсъхнал в продължение на повече от 2 години и след поставянето му в подходящи условия да възстанови жизнените си функции.
Резерватът се отличава с изключително разнообразие на грабливи птици. Установени са 23 вида, от които 21 са включени в Червената книга на България. Районът е важно място за търсене на храна и почивка на черния лешояд и царския орел, които са включени в категорията „световно застрашени видове’ според номенклатурата на BIRDLIFE international. Особено внимание заслужава белоглавият лешояд, който е една от редките и изчезващи птици. Върху огромна скала е разположена една от двете колонии на белоглави лешояди в България.
Голямо е разнообразието на влечуги и земноводни. Те са представени от 21 вида.
В резервата се намира едно от най-големите находища в България на световно застрашените сухоземни костенурки от двата вида шипоопашата и шипобедрена. От едрите бозайници се срещат вълк, дива свиня, сърна и елен лопатар.
В резервата е забранена всяка човешка дейност, достъпът е ограничен и предвижването става само по определени пътеки, като всяко посещение задължително се съгласува предварително с РИОСВ – Хасково.