Il più antico dei parchi della montagna appenninica ha avuto un ruolo fondamentale nella conservazione di alcune delle specie più importanti della grande fauna italiana: orso bruno marsicano, camoscio d'Abruzzo e lupo. E' coperto per due terzi da faggete che costituiscono una delle maggiori estensioni continue di tutto l'Appennino, ricche di esemplari vetusti che permettono la presenza di specie animali come il picchio di Lilford. La reintroduzione del cervo e del capriolo e il ritorno del cinghiale hanno permesso la ricostituzione, assieme ai grandi carnivori, delle catene alimentari originarie. Al di sopra della faggeta, le petraie di alta quota ospitano formazioni di pino mugo, rarissimo sull'Appennino, e una quantità di specie legate a questi ambienti estremi, spesso relitti della vegetazione dei periodi glaciali o specie endemiche e localizzate.
Il successo del Parco Nazionale d'Abruzzo, Lazio e Molise risiede anche nel fatto di aver saputo coniugare la conservazione dell'ambiente naturale con lo sviluppo socio-economico delle comunità locali. I numerosi Centri di Visita, le Aree Faunistiche, la rete sentieristica e le altre infrastrutture esistenti per la fruizione del Parco hanno consentito la rivitalizzazione di piccoli centri storici di grande valore.
Le montagne del Parco presentano un paesaggio vario ed interessante in cui si alternano vette tondeggianti, tipiche dell'Appennino, a pendii dirupati dal tipico aspetto alpino.La zona centrale del Parco è percorsa dal fiume Sangro, al quale affluiscono vari torrenti; nella zona più esterna defluiscono, invece, le acque del fiume Giovenco, del Melfa, del Volturno e di altri fiumi. A causa del fenomeno carsico, le acque scorrono spesso in letti sotterranei e formano risorgive a valle, talvolta anche fuori del territorio del Parco. All'interno del Parco esistono solo due bacini lacustri: il lago artificiale di Barrea alimentato dal fiume Sangro ed il lago Vivo di origine naturale. Quest'ultimo è situato in una depressione di origine tettonica posta a circa 1.600 m s.l.m. Essendo alimentato in parte da sorgenti proprie ed in parte dallo scioglimento delle nevi, le sue dimensioni seguono andamenti stagionali. Il territorio del Parco è stato in passato modellato da fenomeni di giacialismo e carsismo, oggi testimoniati dalla presenza di circhi glaciali nella parte alta delle vallate, depositi morenici, rocce montonate lungo le valli, grotte, fenditure e doline. Le rocce del Parco sono per la maggior parte di natura calcarea. Nella zona della Camosciara è presente la dolomia, un tipo di roccia che essendo impermeabile, permette all'acqua di scorrere in superficie dando luogo a pittoresche cascate e pozze d'acqua.
La fauna del Parco offre esempi di eccezionale valore, con specie che da sole potrebbero giustificare l'esistenza dell'area protetta
Dopo anni di intolleranza e persecuzioni, essa è oggi difesa nella sua totalità, grazie all'opera, sia educativa che di tutela, svolta dall'Ente Parco negli ultimi anni. Per i visitatori non è facile avvistare gli animali, perché questi sono per lo più sfuggenti, elusivi e circospetti, forse a ricordo della negativa esperienza con l'uomo. Tuttavia in alcune stagioni dell'anno e in particolari circostanze (tranquillità, silenzio e rispetto dell'ambiente), è possibile osservare anche gli animali più spettacolari e rappresentativi del Parco, come il camoscio d'Abruzzo, l'orso marsicano, il lupo, il cervo e l'aquila reale. Oggi il Parco ospita una grande varietà di animali che un tempo occupavano un areale assai più esteso nell'Appennino: 60 specie di mammiferi, 300 di uccelli, 40 di rettili, anfibi e pesci, e moltissime specie di insetti, comprendenti importanti endemismi.
La flora del Parco, è così ricca ed interessante, da essere stata, da sempre, oggetto di studio.
Complessivamente è possibile elencare circa 2.000 specie di piante superiori senza cioè considerare i muschi, i licheni, le alghe ed i funghi.
Tra le peculiarità floristiche, spicca il giaggiolo (Iris marsica) un endemismo del parco, che cresce solo in alcune località e che fiorisce tra maggio e giugno. Sono presenti inoltre numerose e variopinte orchidee, delle quali la più bella, grande e rara è senz'altro rappresentata dalla scarpetta di Venere o pianella della Madonna (Cypripedium calceolus), che fiorisce negli angoli più nascosti, tra maggio e giugno.
Un'altra rarità è senz'altro rappresentata dal pino nero di Villetta Barrea (Pinus nigra), una specie relitta risalente probabilmente al Terziario; si tratta di una varietà esclusiva del Parco, localizzata in alcune zone della Camosciara e della Val Fondillo. Tra le conifere spontanee, troviamo, inoltre, il pino mugo (Pinus mugo), un relitto glaciale che occupa la fascia vegetazionale tra la faggeta e la prateria di altitudine anch'esso localizzato prevalentemente nella zona della Camosciara.
Ma il paesaggio vegetale predominante del Parco è costituito dalle foreste di faggio: il nome scientifico di questa specie, Fagus syIvatica, ricorda l'origine spontanea di questa specie sulle montagne dell'Italia appenninica, dove la presenza dei faggi risale a decine di secoli fa.
Il faggio è infatti l'albero più comune del Parco e generalmente cresce tra 900 e 1.800 metri di altitudine. Le faggete occupano più del 60% dell'intera superficie del Parco e concorrono a creare un paesaggio ricco di colori che variano al trascorrere delle stagioni.
Le praterie di altitudine - che insieme a prati e radure ricoprono oltre il 30% della superficie complessiva del Parco - sono tipiche della parte alta delle montagne e occupano creste e sommità intorno ai 1.900-2.000 metri di quota. Qui la vegetazione è composta prevalentemente da diverse specie di Graminacee e Ciperacee cui si accompagnano nella bella stagione la gialla genziana maggiore e tantissime altre specie: genziane, genzianelle, primule, ciclamini, viole, anemoni, scilie, gigli, orchidee, sassifraghe, ranuncoli, asperule, dentarie, ofridi, ellebori, epatiche.
Particolarmente vistosi sono il giglio rosso (Lilium bulbiferum croceum), proprio di pendii assolati e asciutti, il giglio martagone (Lilium martagon), che cresce nelle faggete meno fitte, l'aquilegia (Aquilegia ottonis), abbondante nei pascoli e nei terreni incolti, la genziana appenninica (Gentiana dinarica), di un azzurro intenso, e la già citata Iris marsica.
Il fiore più famoso dei Parco è senza dubbio la scarpetta di Venere, o pianella della Madonna (Cypripedium calceolus), un'orchidea gialla e nera localizzata nel cuore della riserva integrale e relitto di epoche lontane. Questa pianta, che cresce anche in località alpine, rischia l'estinzione a causa della vandalica quanto inutile raccolta da parte di turisti non educati; occorre quindi proteggerla adeguatamente.