No Parque Natural da Serra da Estrela, acidente orográfico que em conjunto com as serras do Açor e da Lousã forma o extremo ocidental da Cordilheira Central, podem distinguir-se cinco principais unidades paisagísticas: o planalto central, os picos e algumas cristas que se estendem a partir destes, os planaltos a menor altitude, as encostas e os vales percorridos por linhas de água. No Sítio encontra-se o ponto mais alto de Portugal Continental e parte importante de três bacias hidrográficas (Douro, Tejo e Mondego). A paisagem superior da serra, por ter sofrido uma forte influência da glaciação quaternária, possui uma morfologia peculiar.
O Parque Natural apresenta um variado mosaico de habitats, conjugando elementos representativos de diversas regiões biogeográficas. É, como expectável, a área mais emblemática de Portugal Continental para valores naturais associados à altitude, muito deles com carácter exclusivo. Merecem especial referência os cervunais (6230*), habitat prioritário constituído por arrelvados de cervum (Nardus stricta), onde ocorre uma importante flora endémica (e.g. Festuca henriquesii, Leontodon pyrenaicus subsp. herminicus e Ranunculus abnormis) ou rara (e.g. Alchemilla transiens e Gentiana lutea), os zimbrais-anões de Juniperus communis (4060), comunidade arbustiva exclusiva do Serra da Estrela com uma pequena área de ocupação acima dos 1700 m de altitude, e as charcas e lagoas permanentes orotemperadas (3130), igualmente exclusivas, onde se pode observar flora de distribuição restrita, caso da relíquia glaciar Sparganium angustifolium.
De grande importância são também as turfeiras (7110), outro habitat exclusivo, os sensíveis urzais turfófilos (4010), instalados sobre mouchões ou tapetes muscinais, o habitat prioritário de urzais-tojais meso-higrófilos e higrófilos (4020*) e os prados dominados por Minuartia recurva subsp. juressi e Festuca summilusitana (6160), exclusivos dos afloramentos graníticos convexos do planalto estrelense.
De mencionar ainda as comunidades exclusivamente estrelenses de Sedum anglicum subsp. pyrenaicum (8230), acantonadas às cotas superiores da Serra, as comunidades de montanha de caldoneira (4090) (Echinospartum ibericum), que atingem o seu óptimo neste Sítio, os matos de piorno-serrano (5120) (Cytisus oromediterraneus, sin. C. purgans auct.), praticamente confinados às vertentes orientais, acima dos 1400 m, onde atingem um elevado grau de cobertura, as cascalheiras graníticas de corologia estrelense (8130), onde vegeta flora que, em Portugal, é exclusiva do Parque, e os bosquetes de teixo (Taxus baccata) que, para além da Serra da Estrela, se encontram somente assinalados para outro Parque.
É um Parque Natural muito importante para diversas espécies do género Festuca, caso das F. summilusitana, F. elegans e F. henriquesii, sendo o único local conhecido para esta última. Aqui ocorrem também os briófitos Bruchia vogesiaca e Marsupella profunda e as compostas Centaurea rothmalerana, um endemismo estrelense, e C. micrantha subsp. herminii. É ainda o Parque Natural onde se observa o maior número de efectivos de Narcissus asturiensis.
A região do Planalto Central da Serra da Estrela é o único local de ocorrência em Portugal da lagartixa-da-montanha (Lacerta monticola), espécie endémica da Península Ibérica.
Este Parque Natural inclui linhas de água bem conservadas, de grande importância para a lontra (Lutra lutra), o lagarto-de-água (Lacerta schreiberi) e particularmente para a salamandra-lusitânica (Chioglossa lusitanica), atendendo a que se trata de uma área de elevada diversidade genética e de maior vulnerabilidade para a espécie. Engloba também locais importantes para a conservação da toupeira-de-água (Galemys pyrenaicus), coincidindo com o limite Sul da sua área de distribuição e integrando populações que se consideram reduzidas e ameaçadas.
Ocorrem ainda invertebrados de distribuição reduzida, nomeadamente Lucanus cervus, Geomalacus maculosus, Callimorpha quadripunctaria e Oxygastra curtisii.