열목어는 연어과에 속하는 육봉형 냉수성 어류로서 한여름에도 수온이 20℃ 이하를 지속적으로 유지해야 건강한 생활사를 이어나갈 수 있다. 중국 대륙 동북부, 시베리아, 몽골 등에 분포하고 있다. 우리나라에는 압록강, 두만강, 청천강, 대동강, 한강, 낙동강 등 하천의 최상류 계류에 서식하고 있다.
온대지방인 우리나라는 열목어가 서식할 수 있을 만한 조건을 갖춘 하천이 많지 않다. 한강 수계에 속하는 지장천의 최상류인 정암사 열목어 서식지는 열목어 서식지의 세계적인 남방 한계선이며, 계류의 숲이 잘 발달하여 열목어가 살 수 있는 우수한 환경을 지닌 지역 가운데 하나이다. 1962년 12월 7일 천연기념물로 지정하였다. 면적은 221만 9,523㎡이다.
이 일대에 광산이 개발되면서 숲이 황폐화되고 광산 폐수가 방류되었다. 현재는 폐쇄된 광산으로부터 흘러나오는 침출수로 인하여 주변 하천이 심하게 오염되면서 수중생물이 거의 서식하지 못한다. 열목어는 수온이 떨어지면 하류의 깊은 소로 이동하여 월동한 후 이듬해 봄에 산란을 위해 상류로 소상하는 경로를 가지는데, 하천 오염으로 인하여 이동로가 완전히 단절된 상태이다. 다만 정암사 뒤쪽 계류의 짧은 구간에서만 소수의 개체가 서식하고 있으나 계류의 규모가 매우 작고 유량이 적어 열목어의 서식지로는 매우 열악한 상태다.