บริเวณที่ตั้งของพื้นที่สงวนชีวมณฑลป่าสักห้วยทากมีหลักฐานของการตั้งถิ่นฐานของมนุษย์ย้อนไปได้ถึงประมาณสามพันปี จากหลักฐานภาพเขียนสีที่พบในพื้นที่หลายแห่ง อย่างเช่น ภาพเขียนสีประตูผา สภาพป่าไม้เมืองงาวเมื่อครั้งอดีตเป็นป่าที่มีความอุดมสมบูรณ์ ประชากรในพื้นที่ที่มีความหลากหลายทั้งชาวล้านนา ม้ง เมี่ยน อาข่า ลาหู่ ลีซู ขมุ มีวิถีชีวิตอย่างเรียบง่ายไม่ฟุ้งเฟ้อ การทำมาหากินในสมัยก่อนนั้นได้อาศัยทรัพยากรจากป่าไม้เพื่อการยังชีพเป็นหลัก โดยมีบทบาททั้งการเป็นผู้ใช้ประโยชน์และผู้รักษาทรัพยากรป่าไม้เรื่อยมา

จากคำบอกเล่าของผู้เฒ่าผู้แก่ ทำให้ทราบว่า ในสมัยอดีตเมื่อยังไม่มีไฟฟ้าใช้ ถนนพหลโยธินซึ่งเป็นถนนสายหลักของประเทศ ที่ทอดแนวยาวผ่านพื้นที่แห่งนี้ยังเป็นถนนแคบๆ คดโค้งไปตามขอบเขา ในแต่ละวันจะมีรถยนต์วิ่งผ่านเพียงไม่กี่คัน ชาวบ้านส่วนใหญ่ใช้รถจักรยานสองล้อ (รถถีบ) เป็นยานพาหนะ และใช้เกวียนเทียมวัวหรือความเป็นยานพาหนะขนส่ง วิถีชีวิตของชาวบ้านมีการดำรงชีพอย่างเรียบง่าย แบบพอเพียง จัดหาเท่าที่พออยู่พอกิน สภาพภูมิอากาศมีฝนตกต้องตามฤดูกาลในลำห้วยสายสำคัญๆทุกสายจะมีน้ำไหลสม่ำเสมอทั้งปีมีสัตว์น้ำชุกชุม ในป่ามีต้นไม้ใหญ่น้อยหนาแน่น และต่างก็ได้ทำหน้าที่ดีที่สุดในระบบนิเวศของตนเอง ส่งผลให้สภาพแวดล้อมของพื้นที่อยู่ในสภาวะที่ดีตลอดมา ส่วนองค์ประกอบอื่นๆ เช่นสัตว์ป่าก็มีมากมาย ผู้เฒ่าบางท่านยังจำได้ดีว่าในครั้งนั้นขณะนอนหลับอยู่ที่บ้านยังได้ยินเสียงของสัตว์ป่าหลายชนิด เช่น เสือโคร่ง เก้ง มาปลุกให้ตื่นยามดึกถึงหน้าบ้าน

เมื่อปี พ.ศ. 2507 กระทรวงเกษตร ได้จัดให้พื้นที่ป่าแม่งาวเป็นป่าสาธิต เพื่อสาธิตการจัดการป่าเพื่อเศรษฐกิจตามหลักวิชาการ โดยดำเนินการตามแผนการจัดการป่าแม่งาว พ.ศ. 2504-14 ที่เสนอโดย Sir Harry G. Champion ผู้เชี่ยวชาญของ FAO ต่อมากรมป่าไมมีนโยบายปรับปรุงให้เป็นป่าสาธิตสาหร สำหรับการศึกษา ทดลอง และวิจัยด้านการจัดการป่าไม้แบบประณีต โดยความร่วมมือระหว่างกรมป่าไม้ องคการอุตสาหกรรมป่าไม้ และคณะวนศาสตร์ ทำให้บริเวณป่าแม่งาวเป็นที่ตั้งของหน่วยงานวิชาการป่าไม้หลายหน่วยงาน ครอบคลุมทั้งด้านการป้องกันรักษาป่าและควบคุมไฟป่า วนวัฒนวิจัย กีฎวิทยา รุกขวิทยา การจัดการลุ่มน้ำ และการจัดการพื้นที่อนุรักษ์

คุณค่าของการเป็นแหล่งศึกษาวิจัยที่สำคัญได้นำไปสู่การประกาศเป็นพื้นที่สงวนชีวมณฑลเมื่อ พ.ศ. 2520 เป็นพื้นที่สงวนชีวมณฑลลำดับที่ 3 ของประเทศไทย พื้นที่สงวนชีวมณฑลป่าสักห้วยทาก ในปัจจุบันมีความสำคัญในด้านการอนุรักษ์ทางชีวภาพ และให้ความรู้ทางด้านวิชาการหลายแขนง กล่าวคือ เป็นแหล่งอนุรักษ์ความหลากหลายทางชีวภาพ สมควรคงไว้ซึงระบบนิเวศที่สมบูรณ์ เป็นแหล่งศึกษาการเปลี่ยนแปลงธรรมชาติ ตลอดจนการศึกษาการเปลี่ยนแปลงของธรรมชาติ ตลอดจน เป็นการศึกษารูปแบบการใช้ที่ดินตามจารีต ประเพณีของท้องถิ่น นอกจากนี้ พื้นที่แห่งนี้ยังเป็นต้นน้ำลำธารที่สำคัญของแม่น้ำยม เป็นแหล่งผลิตเมล็ดพันธุ์ไม้หลายชนิด โดยเฉพาะเมล็ดไม้สัก เป็นป่าสาธิตที่มีประวัติคู่กับการพัฒนาวิชาการจัดการป่าไม้ในปประเทศไทยตั้งแต่ยุคการทำไม้สู่ยุคของการจัดการป่าไม้อย่างยั่งยืน