El área natural protegida del norte de Chile localizada en el sector oriental de la región de Arica y Parinacota (Región XV), correspondiente a la provincia de Parinacota, en concreto a la comuna de Putre. Al norte limita con el Parque nacional Lauca, al este con la frontera entre Chile y Bolivia (departamento de Oruro), al sur con el Monumento natural Salar de Surire y al oeste con la pampa Oxaya. Su superficie incluye sectores del Altiplano andino y de la puna de Atacama adscritos a la región ecológica de la estepa altoandina, en el denominado Norte Grande chileno.
La reserva se encuentra a muy elevada altitud, entre los 4.300 m y los 5.700 m; las mayores cotas las presentan los siguientes cerros y volcanes: Puquintica (5.712 m), Arintica (5.590 m), Salle (5.403 m), Belén (5.260 m) y Anocariri (5.050 m), todos ellos pertenecientes a la cordillera Occidental de los Andes. Presenta un clima seco, con un promedio anual de precipitaciones (en forma de lluvias en verano y de nieve en invierno) en torno a los 260 mm y una temperatura media anual de entre 8 ºC y 15 ºC durante el día, y entre -5 ºC y -15 ºC durante la noche. El área de Las Vicuñas se asienta en la meseta andina del Altiplano, que domina gran parte de su superficie. El sustrato de esta área está constituido por rocas volcánicas de carácter ácido, de suelos grises a pardo grisáceos drenados por los cauces de los ríos Lauca y Guallatiri, así como la laguna de Paquisa, de gran belleza paisajística.
La vegetación predominante es la estepa herbácea y arbustiva (con presencia de pajonales, bofedales, tolares y llaretales), típica del Altiplano; existen, asimismo, pequeños bosques de matorrales altos (llamados queñoas de altura) en las laderas de las montañas. Endémicos en el dominio andino son los géneros Munroa, Patosia, Oxychloe, Pycnophyllum, Azorella, Fabiana, Parastrephia y Werneria. En lo relativo a su fauna, cabe reseñar la gran variedad de especies, entre las que destacan: cóndor, kiula, patojuarjual, aguilucho, cojón, pitío de la puna, quirquincho de la puna, cuy de la puna, chingue real, puma, gato colorado y, sobre todo, vicuñas. También hay anfibios como el sapo de rulo y sapito de cuatro ojos y, entre los reptiles, diversas especies de lagartos.
A la reserva se accede por la Carretera Internacional CH-11 —que comunica la ciudad chilena de Arica con La Paz, capital de Bolivia— y luego se continúa por la Ruta A-235, que la cruza longitudinalmente y permite la comunicación con áreas protegidas adyacentes y asentamientos humanos en la zona. El periodo óptimo para visitarla es entre los meses de marzo y noviembre. En la reserva se pueden observar varias apachetas, vocablo quechua que hace referencia a los altares levantados en época prehispánica. Se trata de acumulaciones de piedras, características de las tierras altas andinas, dispuestas como ofrendas en un camino o sobre un sepulcro. Es común también encontrar santuarios prehispánicos de altura en los cerros más elevados de la comarca. Habitan en el área comunidades aymaras dedicadas al pastoreo tradicional de llamas y alpacas, para lo cual utilizan diversos caseríos que ocupan de manera estacional. Durante sus fiestas, miembros de estas comunidades forman pequeñas bandas que interpretan música andina tradicional con instrumentos autóctonos como zampoñas, bombos y tarkas.