Il territorio del Parco è a cavallo di tre valli: Susa a nord, Sangone ad est e Chisone a sud.
Il paesaggio è quello tipico delle aree alpine: boschi e radure, pietraie e laghetti di origine glaciale.
La vegetazione è costituita da prati-pascoli con specie erbacee endemiche e specie rupicole quali Elina myosuroides, Linaria alpina e Silene vulgaris; conifere di pino silvestre, larice, abete bianco, boschi misti di latifoglie ed estese faggete.
La fauna è varia e ben rappresentata dagli uccelli quali: il falco pecchiaiolo, la poiana, lo sparviere, l'aquila reale, il gheppio, il fagiano di monte, la pernice bianca, la civetta capogrosso, e varie specie di picchio.
Tra i mammiferi: riccio, lepre alpina, volpe, lupo, ermellino.
Tra gli ungulati: camoscio, cervo, capriolo, muflone e stambecco.
Nel Parco ha sede il Laboratorio didattico di Prà Catinat e sono presenti antiche testimonianze umane. Incisioni rupestri, manufatti preistorici (ceramiche e reperti litici databili tra l'eneolitico e l'età del bronzo).
Si segnala inoltre la Certosa di Montebenedetto risalente al XIII secolo, perno culturale e storico per alcuni secoli della bassa valle di Susa e l'imponente baluardo militare del Forte di Fenestrelle, costruito a partire dal XVIII secolo sul versante montano della val Chisone.