Барсакелмес мемлекеттік табиғи қорығының негізі 1929 жылы бағалы аң терісін өндіретін қорғалым ретінде қаланған. 1939 жылы Қазақ ССР Халық Комиссарлар Кеңесінің №973 шешімі бойынша қорық статусы берілген.  

Барсакелмес мемлекеттік табиғи қорығының көлемі 2005 жылдың 25-қарашасында Үкіметтің №1162 қаулысымен Арал теңізінің кепкен табаны мен шығыс жағалауларындағы бұрынғы аралдары қосылып 160826 гектарға ұлғайды. Қазақстан Республикасы Үкіметінің 2020 жылғы 29 шілдедегі №484 қаулысына сәйкес Барсакелмес мемлекеттік табиғи қорығының көлемі Сырдария өзенінің  Кіші Арал теңізіне құяр сағасындағы «Дельта» учаскесін (2300 га) қосу арқылы ұлғайды.

Қазіргі таңда Барсакелмес мемлекеттік табиғи қорығы үш кластерлік учаскеден құралған, қорық аумағы - 163126 гектар, күзет аймағы – 52 160,54 га.

2016 жылдың 19 наурызында ЮНЕСКО-ның «Адам және биосфера» бағадарламасы бағыттаушы кеңесінің  28-ші сессиясы шешімімен Барсакелмес мемлекеттік табиғи қорығы РММ-і негізінде құрылған Барсакелмес биосфералық резерваты ЮНЕСКО биосфералық резерваттарының Әлемдік жүйесіне енді (сертификаты қосымшада). Бұл Қазақстандағы ЮНЕСКО мойындаған 6-шы биосфералық резерват болып табылады.