Das Naturschutzgebiet wurde bereits 1938 unter Naturschutz gestellt. Es wird auf 61 ha im Wesentlichen von einem alten Buchen-Eichenwald gebildet, der teilweise den Charakter eines Hutewaldes aufweist, einem Wald, der auch oder nur als Weide zur Viehhaltung genutzt wurde. Seit mehr als 120 Jahren und damit weit vor der Ausweisung als NSG erfolgt keine forstwirtschaftliche Nutzung des Waldes mehr mit der Folge, dass zwischenzeitlich 37,5 ha das Naturwaldreservat „Urwald Baumweg“ darstellen.
Der Wald mit hohem Alt- und Totholzanteil ist ein idealer Lebensraum für höhlenbrütende Vogelarten, holzbewohnende Insekten, geschützte Blütenpflanzen und Pilze. Die Unterschutzstellung soll die Voraussetzungen für die Entwicklung natürlicher Waldgemeinschaften schaffen. Daneben ist ihr Ziel, die seit langer Zeit unveränderten Standortverhältnisse des historischen Waldstandortes inklusive des ungestörten Bodenwasserhaushaltes als Basis eines intakten, landschaftstypischen und unbewirtschafteten Eichen-Buchenwaldes zu sichern. Verschiedene Waldlebensraumtypen, insbesondere Moorwälder, alte bodensaure Eichenwälder auf Sandböden mit Stieleiche und bodensaure Buchenwälder sind hier heimisch und sollen erhalten bleiben bzw. gefördert werden, wie auch kleine Teilflächen historischer Hutewaldstrukturen. Im NSG Baumweg gibt es außerdem Vorkommen der ebenfalls schützenswerten sehr seltenen Käferart Eremit (Osmoderma eremita). Das NSG dient dem Schutz des FFH-Gebietes 048 "NSG Baumweg". Zuständig ist der Landkreis Cloppenburg als untere Naturschutzbehörde. Ein Naturschutzgebiet ist die stärkste großräumige Schutzkategorie. In Deutschland basiert es auf Bundes- und in Österreich auf Landesrecht. Die verbindenden Ziele sind der Erhalt einer ursprünglichen Landschaft, Schutz von seltenen, gefährdeten oder charakteristischen Tieren und Pflanzen und die Bewahrung von Räumen mit besonderem wissenschaftlich-ökologischem Interesse.