O Parque Natural da Serra da Estrela, no extremo ocidental da Cordilheira Central, caracteriza-se pela variedade das suas unidades paisagísticas. Desde o planalto central, os picos e algumas cristas que se estendem a partir destes, os planaltos a menor altitude, as encostas até aos vales percorridos por linhas de água.
Aqui, encontra-se o ponto mais alto de Portugal continental e parte importante de três bacias hidrográficas (Douro, Tejo e Mondego).
O Parque Natural apresenta um variado mosaico de habitats, conjugando elementos representativos de diversas regiões biogeográficas. É a área mais emblemática de Portugal continental para valores naturais associados à altitude, muito deles com caráter exclusivo.
É o caso de vários exemplos de espécies da 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 o Parque Nacional da Peneda-Gerês.
Também a fauna do PNSE é única, ocorrendo aí várias espécies que não se encontram em qualquer outro ponto de Portugal.
Nascentes e fios de água, bem como inúmeras linhas de água de caráter torrencial, multiplicam-se pelo interior do maciço. Três importantes rios portugueses – o Mondego, o Zêzere e o Alva – nascem na serra da Estrela.
O clima na Estrela é muito complexo devido às diferentes influências de clima Temperado e Mediterrânico e da proximidade do Atlântico e do interior da Península Ibérica. Estes processos são intensificados ou enfraquecidos pelo relevo, pelo efeito altitude, orientação e “efeito barreira”. Estas diferentes influências traduzem-se na grande diversidade de fauna e flora. Desde os azinhais (dos quais restam apenas vestígios) associados às áreas de influência acentuadamente mediterrânica até às zonas da parte superior da serra actualmente dominadas por zimbrais, cervunais, arrelvados, comunidades rupícolas e comunidades lacustres. Nas áreas de clima intermédio, os principais tipos de vegetação natural e seminatural que se encontram são os carvalhais, os castinçais e matos de vários tipos. Nas zonas onde o coberto arbóreo se apresenta degradado encontram-se os matos: giestais de giesteira-brava, em que também ocorre o rosmaninho, os urgeirais que se associa ao zimbro.
A Estrela possui também uma enorme riqueza faunística, que se diferencia de acordo com o tipo de meio: agrícola, florestal, arbustivo, subalpino e cursos de água. O Búteo ou águia-de asa-redonda, a raposa, o sapo-comum, a toupeira, a coruja-das-torres, a lagartixa-ibérica são exemplos das espécies que se podem encontrar nas áreas com predominância de utilização agrícola. Já nas áreas de floresta, formadas por matas de espécies autóctones – Carvalhais, Soutos / Castinçais e Azinhais – e por outras matas de espécies introduzidas – Pinhais e Matas de espécies exóticas, encontram-se morcegos, a geneta, a fuinha, a coruja-do-mato, o estorninho-preto, a águia cobreira e outras rapinas. O meio arbustivo é habitualmente muito denso e inclui zonas raramente visitadas pelas pessoas, pelo que constitui um local de refúgio para inúmeros mamíferos e pequenas aves insetívoras bem como répteis e anfíbios.
O meio subalpino, no maciço central, acima dos 1600 m, onde os solos são praticamente inexistentes, destaca-se a lagartixa-da-montanha, exclusiva da Peninsula Ibérica e sendo a serra da Estrela o único local onde ocorre em Portugal. Algumas aves utilizam o meio rochoso apenas como abrigo e área de criação. Na fauna associada aos cursos de água merece special destaque a toupeira-de-água – um dos mamíferos mais raros de Portugal e considerado como uma relíquia biológica e uma salamandra de difícil observação – a quioglossa ou salamandra-lusitânica.