La formación dominante es el Bosque Húmedo Siempreverde, originado por las altas precipitaciones de la zona. Este bosque de exuberante desarrollo está compuesto por varios estratos y una rica composición de especies. En los lugares más bajos se encuentra el bosque de ulmo y coigüe común, con algunos ejemplares que alcanzan hasta 45 m. de altura, acompañado de olivillo y tineo. El sotobosque es muy abundante en arbustos, lianas, helechos, musgos y líquenes, los que dan una gran riqueza florística.
A mayor altura se presentan los bosquetes de tepa y mañío, acompañado de grandes coigües, el que luego es la especie dominante.
Cerca de las cumbres se desarrollan bosques puros de coigüe de Magallanes, con un denso sotobosque y también la formación de lenga, especie de hojas caducas que enrojece al paisaje otoñal.
En forma local se encuentran también comunidades pantanosas denominadas "Mallines", cubiertas de gruesas capas de musgo y juncos, matorrales bajos de ñirre y ciprés de las Guaitecas.
Los mamíferos más frecuentes en el Parque son: puma, zorro gris, quique o hurón, coipo, güiña o gato montés, vizcacha, monito del monte y chingue.
Entre las aves se destacan el pato correntino, el carpintero negro, la torcaza, el huet huet, el aguilucho, el cóndor, el choroy, el huala, el chercán y la bandurria.
El relieve del Parque es el resultado de intensas glaciaciones y la acción volcánica, factores que modelaron el macizo andino.
Presenta típicos valles glaciares como los del río Gol-Gol y Chanleufú y numerosos lagos de gran belleza entre las cumbres andinas.
La actividad volcánica se manifiesta en el área de Antillanca, donde se destaca el volcán Casablanca de 1.990 msnm, varios cráteres cercanos y los grupos volcánicos del Fiucha y Sarnoso. Hacia el norte se extiende el volcán Puyehue de 2.236 msnm y el cordón volcánico del Caulle, el cual presenta flujos recientes de lavas azufreras, aguas termales y geysers.
La cuenca principal de la zona es la del lago Puyehue, el cual se encuentra fuera del Parque, destacándose el sistema del río Gol-Gol que desagua en el lago Constancia (1.290 msnm) y sus afluentes Chanleufú, Anticura y Pajaritos. Otros lagos de importancia son el Gris (1.080 msnm) y el Paraíso (990 msnm).
Son notables por su belleza, la zona de Antillanca y el grandioso panorama de lagos y volcanes que se observa desde las alturas; el valle del río Gol - Gol; el volcán Puyehue y el área volcánica de Caulle, el sector del límite internacional y la Pampa de Frutilla.