L'ambiente del Parco è quello tipico dell'arco alpino centro-meridionale, caratterizzato da boschi prevalentemente di aghifoglie che ricoprono le pendici dei monti fino a 1800 m di altitudine. Al di sopra di questa quota le foreste, che occupano un terzo della superficie del Parco, lasciano il posto alle praterie alpine e alla vegetazione rupestre che si spinge fin oltre i 2500 m.
L'area protetta occupa un territorio montuoso di 620,50 kmq, posto tra i 477 e 3558 m di altitudine.
L'ambiente è estremamente vario e diversificato: la flora comprende foreste di abeti, di faggi e di larici e prati trapuntati di fiori.
Pascoli, torrenti, torbiere e rupi inaccessibili sono presenti a tutte le quote. Alle quote più alte i paesaggi sono spettacolari e unici, dominati dalla marcata diversità geologica e geomorfologica dei due massicci montuosi che li contraddistinguono, le Dolomiti di Brenta (Patrimonio dell'Umanità) e il Gruppo dell'Adamello/Presanella.
Viaggiando lungo la Val Rendena si percorre un confine che separa i due Gruppi. Entrambi sono stati modellati dalle acque superficiali e dai ghiacciai a partire da circa 20 milioni di anni fa, quando le Alpi Meridionali emersero dal mare.
Numerose valli laterali costituiscono la via di accesso agli ambienti più selvaggi e remoti del territorio dove si possono scorgere le molteplici specie di fauna presenti.
La geologia è unica tanto che il Parco è stato riconosciuto Geoparco grazie ai suoi 61 geositi.
