Rezerwat przyrodniczy pod nazwą „Krzemionki Opatowskie” powołano zarządzeniem Ministra Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa z dnia 27 czerwca 1995 r.
Na specyfikę przyrodniczą Krzemionek wpływa ich różnorodność geologiczna i rzeźba terenu. Rezerwat położony jest na wysokości 191,4–205,5 m n.p.m. i obejmuje pas wychodni wapieni górnej jury z neolitycznymi kopalniami krzemienia. W jego skład wchodzi obszar dawnego rezerwatu archeologicznego oraz otaczające go tereny leśne i poprzemysłowe o łącznej powierzchni 378,81 ha. Celem ochrony rezerwatowej jest zachowanie dla potrzeb naukowych i dydaktycznych stanowisk występowania wielu gatunków roślin rzadkich i chronionych, związanych głównie z ciepłolubnymi i wapieniolubnymi zbiorowiskami zaroślowymi i murawowymi.
Od 1913 roku do połowy lat 70-tych XX wieku w bezpośrednim sąsiedztwie pola eksploatacyjnego istniała wieś Krzemionki. Część pola eksploatacyjnego oraz tereny przyległe były wykorzystywane na pastwiska i pola uprawne. Jeszcze dziś w południowej części rezerwatu można oglądać pozostałości zabudowań oraz zarastające sady i obejścia.
Na skutek prowadzonej na terenie dzisiejszego rezerwatu działalności górniczej i przemysłowej w różnych okresach dziejów (od neolitycznych kopalń i wylesień, przez działalność pasterską i rolniczą, po wydobycie wapieni na początku XX i pod koniec XX wieku) wykształciła się tu specyficzna mozaika siedlisk przyrodniczych. Podłoże wapienne oraz wydobywany i deponowany na powierzchni przez kilka tysięcy lat krzemień oraz odlesienie terenu doprowadziło do powstania specyficznego, naskalnego i nawapiennego podłoża o dużej ekspozycji na światło. Na terenie Rezerwatu nie ma żadnych cieków wodnych, co w połączeniu z silnie przepuszczalnym podłożem powoduje, że jest tu sucho. Jedynymi naturalnym zbiornikami wodnymi, okresowymi, jest kilka niewielkich lejów krasowych. Splot wszystkich tych warunków decyduje o tym, że panują dość surowe warunki glebowe, wodne i mikroklimatyczne. Sprzyja to występowaniu gatunków o specyficznych wymaganiach siedliskowych, zarówno kserotermicznych, górskich jak i związanych z grądami i borami sosnowymi i ciepłolubnymi dąbrowami.
Jeszcze kilkadziesiąt lat temu znaczna część Rezerwatu była pokryta przez chronione i rzadko występujące murawy kserotermiczne. Obecnie na skutek postępującej sukcesji są one w zaniku. Nie mniej wciąż występuje tu wiele gatunków charakterystycznych dla muraw. Sukcesja na obszarze dawnych kseroterm zmierza w kierunku wykształcenia się grądu subkontynentalnego oraz kontynentalnego boru sosnowego z dębem i brzozą. Część rezerwatu porasta ciepłolubna dąbrowa. Obszar rezerwatu jest wyjątkowym miejscem, gdzie można badać naturalną, niezakłóconą żadnymi ingerencjami sukcesję roślinności leśnej na tereny rolnicze. Jest to proces dynamiczny. Skład gatunkowy na przestrzeni kilku dziesiątek lat znacznie się zmienił i nadal nie jest ukształtowany.
Na terenie „Krzemionek” występuje 39 gatunków roślin rzadkich i chronionych, wśród których 11 gatunków podlega ochronie ścisłej, 2 gatunki są chronione częściowo, pozostałe zaś należą do gatunków roślin rzadkich. Do najciekawszych należą wawrzynek główkowy, dzwonecznik wonny, zawilec wielkokwiatowy, goryczka krzyżowa, obuwik pospolity, lilia złotogłów, dziewięćsił bezłodygowy, ostrożeń panoński, buławnik czerwony.
Wśród największych osobliwości świata bezkręgowców Krzemionek należy wymienić rzadko występujące i wymierające gatunki motyli: wielenę plamowstęgą, modraszka aleksisa, ogończyka akacjowca oraz pszczołę smukwę kosmatą, chrząszcze: pachnice dębową i związanego z pierwotnymi lasami głoworożka hubiaka ale też modliszkę zwyczajną i spokrewnioną z pasikoniekiem zielonym siodlarkę stepową. Występuje tu też bardzo rzadki w Polsce i niektórych krajach Europy gatunek muchy: siodłówka czerwonogrzbieta.
Płazy i gady są reprezentowane przez kilka gatunków, w tym bardzo rzadkiego i pięknego węża – gniewosza plamistego.
Świat ptaków rezerwatu jest równie bogaty. Łącznie z gatunkami sporadycznie zalatującymi jest ich tu 98 gatunków. Wśród najciekawszych, najrzadszych i najbardziej zagrożonych gatunków lęgowych można wskazać między innymi: muchołówkę białoszyją i muchołówkę żałobną, gołębia siniaka, dzięcioła średniego. Do gatunków ciekawych należą: lelek kozodój, dudek, krzyżodziób świerkowy, lerka, gąsiorek, słonka. W czasie przelotów można obserwowano tu między innymi orła przedniego. Teren rezerwatu jest miejscem częstych spotkań z orlikiem krzykliwym i bocianem czarnym.
Rezerwatu przyrodniczy „Krzemionki Opatowskie” z racji dużego obszaru i częściowego ogrodzenia jest ostoją dla znacznej liczby ssaków. Największym stwierdzonym gatunkiem jest łoś. Występują tu także jelenie. Czasami pojawiają się wilki. Żyją tu borsuki i kuny. Wśród mniejszych ssaków zasługuje na wzmiankę popielica szara. Neolityczne kopalnie są zimowiskiem 7 gatunków nietoperzy w tym nocka dużego.
Teren Rezerwatu jest obecnie przedmiotem interdyscyplinarnych badań. Prowadzona jest inwentaryzacja siedlisk i roślin, bezkręgowców, gadów, płazów, ssaków i ptaków. Nasza wiedza o wartościach przyrodniczych zmienia się i wzbogaca każdego dnia.
W 2009 roku teren pradziejowych kopalń w Krzemionkach znalazł się w obrębie obszaru „Natura 2000” pod nazwą „Krzemionki Opatowskie” (PLH260024), znajdującego się w dolinie rzeki Kamiennej.