Evropsky významná lokalita (EVL) Hlubocké obory byla zřízena nařízením vlády ČR č. 132/2005 Sb. Nachází se v nadmořské výšce 372 - 575 m n.m. Důvodem evropské ochrany je výskyt vzácného mechu s názvem dvouhrotec zelený (Dicranum viride) a čtyř vzácných brouků vázaných na rozpadající se dřevní hmotu a dutiny starých stromů, kterými jsou rýhovec pralesní (Rhysodes sulcatus), roháč obecný (Lucanus cervus), páchník hnědý (Osmoderma eremita) a kovařík fialový (Limoniscus violaceus).

Většinu území EVL Hlubocké obory zahrnují dvě samostatné obory severně od Hluboké nad Vltavou, a to takzvaná Stará obora na levém břehu Vltavy a Nová (Poněšická) obora na pravém břehu. Nejcennější partie na levém břehu jsou chráněny jako přírodní rezervace Karvanice a přírodní památka Baba. Nejvýznamnějším fenoménem pravého břehu je hluboce zaříznuté údolí toku Libochovka, v jehož spodní polovině se nachází stejnojmenná přírodní rezervace.

Dvouhrotec zelený (Dicranum viride) je středně velký dvoudomý mech, který vytváří husté, slabě lesklé, zelené až tmavězelené trsy. Jedná se o epifytický druh rostoucí na kořenech a bázích kmenů hlavně starých listnatých stromů, převážně buků, lip a dubů. Nejčastěji roste na bázích kmenů ve výšce asi 50–150 cm, méně často jej lze nalézt na kořenových nábězích a jen velmi zřídka roste ve vyšších částech kmene stromu. V současnosti je výskyt dvouhrotce uváděn v ČR z 29 lokalit, z nichž jedna se nachází zde v Hlubockých oborách.

Rýhovec pralesní (Rhysodes sulcatus) je nevelký hnědý brouk s rýhovanými krovkami, od nichž odvozuje své jméno. Je považován za pralesní relikt a je vedený jako kriticky ohrožený druh na červeném seznamu ČR. Larvy i dospělci se ukrývají ve vlhkém trouchnivějícím dřevu, kde se živí především měňavkovitými jednobuněčnými organizmy hlenkami, jež často vytváří společné plodničky podobné houbám. V současnosti je u nás znám pouze ze tří až čtyř lokalit, přičemž Hlubocké obory patří k tradičním místům jeho výskytu. Zde žije v nejhodnotnějších částech Staré obory, konkrétně ve Zlatěšovickém údolí, v prostoru Velkého a Malého Kameníku a na Babě.

Roháč obecný (Lucanus cervus) je pro svůj vzhled samců s ohromnými kusadly všeobecně známý. Roháč je největší brouk Evropy a zde osídlil roztroušeně vhodné staré listnaté stromy na celém území Staré obory a části Nové obory. Jeho larvy žijí několik let u báze listnatých stromů nebo pařezů, kde požírají trouchnivějící dřevo. Zajímavostí jsou zuřivé souboje samců, kteří se snaží uchopit svého soupeře do obrovsky zvětšených kusadel ve tvaru parohů a svrhnout ho z větví a jiných vyvýšených míst, kde se klání obvykle konají.

Páchník hnědý (Osmoderma eremita) je zavalitý hnědočerný brouk, který obývá dutiny starých listnatých stromů, ale díky skrytému způsobu života bývá jen zřídka zastižen. Jeho larvy se zde v průběhu 3-4 roky dlouhého vývoje živí trouchnivějícím dřevem, ale svůj rodný strom obvykle neopouští ani jako dospělci. Tento druh má proto jen velice omezenou schopnost šíření na nová území a je tak velice citlivý na změny nebo ztrátu přirozeného prostředí. V Hlubockých oborách není pravděpodobně příliš hojný, může se vyskytovat ve Zlatěšovickém údolí a v některých starých alejích ve Staré i Nové oboře.

Kovařík fialový (Limoniscus violaceus) je černý brouk podlouhlého těla s fialovým nádechem krovek. Kovařík fialový vyhledává velké přízemní dutiny s více otvory, jeho larvy se zde živí živými či mrtvými drobnými živočichy. Dutiny vhodné k osídlení vznikaly zejména v pařezině, kdy byly ponechávány pařezy pokácených stromů, z nichž poté vyrůstaly nové výmladky. Tímto tradičním způsobem se dnes lesy téměř neobnovují a postupně tak mizí přirozené prostředí tohoto druhu. Na červeném seznamu ČR je uveden jako kriticky ohrožený druh. V EVL Hlubocké obory je pravděpodobně velmi vzácný.

Kromě podrobněji popsaných předmětů ochrany EVL žijí v Hlubockých oborách i mnohé další vzácné druhy brouků, včetně několika kovaříků, vázaných na různé druhy tlející dřevní hmoty. Přednostně lze uvést kovaříka čtyřtečného (Ampedus quadrisignatus), překrásného černožlutého brouka, který zde přežívá na poslední lokalitě v ČR, významný je i výskyt dalších druhů rodu Ampedus nebo Lacon. Pod kůrou padlých stromů a pařezů zde dosud můžeme poměrně hojně najít zdobence proměnlivého (Gnorimus variabilis), černého brouka se žlutými tečkami na krovkách. Stejné prostředí vyhledává i roháček jedlový (Ceruchus chrysomelinus) s nápadnými kusadly, jinak vázaný na pralesy vyšších poloh. Z hojnějších zvláště chráněných druhů se zde vyskytuje i zlatohlávek tmavý (Oxythyrea funesta), černý brouk s dekorativním bílým tečkováním, a samozřejmě zástupci dalších skupin včetně čmeláků a mravenců. V prostoru PR Karvanice žije populace přástevníka kostivalového (Euplagia quadripunctaria), který rovněž náleží mezi evropsky významné druhy. Jde o pestře zbarveného denního motýla, jehož přední pár křídel je černý s krémovými pruhy a zadní jasně oranžový s kontrastními černými skvrnami.

Z obratlovců zde žijí zástupci obojživelníků, a to z žab zejména hnědě zbarvená žába ropucha obecná (Bufo bufo), z čolků je doložen výskyt čolka horského (Ichthyosaura alpestris) z tůně v Poněšické oboře. Z plazů zde žije slepýš křehký (Anguis fragilis) a užovka obojková (Natrix natrix).

Území EVL včetně toku řeky Vltavy a jejího okolí, je zároveň součástí ptačí oblasti Hlubocké obory, která je stejně jako EVL součástí soustavy Natura 2000. Předmětem evropské ochrany jsou zde dva druhy ptáků – strakapoud prostřední (Dendrocopos medius) a lejsek bělokrký (Ficedula albicollis). Zdejší rozsáhlý biotop je unikátní právě zastoupením starých dutinových stromů, které poskytují útočiště cennému společenství ptáků hnízdících v dutinách. K nim náležejí i oba výše jmenované ptačí druhy chráněné evropskou legislativou, které se na území Hlubockých obor hojně vyskytují. Žijí zde i další druhy hnízdící v dutinách jako datel černý (Dryocopus martius), žluna zelená (Picus viridis) a vzácně i žluna šedá (Picus canus), a tři druhy zákonem chráněné, a to lejsek malý (Ficedula parva), holub doupňák (Columba oeneas) a krutihlav obecný (Jynx torquilla). Hlubocké obory jsou domovem čtyř zákonem chráněných dravých ptáků. Ve Staré oboře hnízdí pár kriticky ohroženého orla mořského (Haliaeetus albicilla), největšího z evropských orlů. Dále zde žije jestřáb lesní (Accipiter gentilis), drobnější krahujec obecný (Accipiter nisus) a vzácně i včelojed lesní (Pernis apivorus), který se živí pro dravce netypickou potravou složenou především z kukel, larev a dospělců blanokřídlého hmyzu. Z dalších zvláště chráněných druhů zde hnízdí krkavec velký (Corvus corax), největší pěvec na světě, nebo žluva hajní (Oriolus oriolus), jejíž samci mají nápadné citrónově žluté zbarvení s kontrastně černými křídly.