Questo territorio montuoso, interposto fra i Peloritani e le Madonie, è formato prevalentemente da flysh e da rocce metamorfiche, con isolati affioramenti di calcari mesozoici.

I rilievi, con cime comprese tra i 1400 e 1800 m circa, sono distribuiti lungo una dorsale che progressivamente digrada a Nord verso la costa tirrenica.

Il clima è abbastanza umido e fresco, soprattutto nel versante settentrionale.

Il paesaggio nebrodense è caratterizzato da formazioni boschive, come faggete, cerrete e sugherete, mentre più rare sono le leccete e i querceti a roverella.
Il notevole degrado ambientale causato dal pascolo eccessivo ha favorito la diffusione delle formazioni erbacee rappresentate da pascoli montani molto peculiari.

Di notevole interesse paesaggistico e naturalistico sono pure le numerose paludi e i piccoli bacini lacustri, in cui si localizza un'interessante e rara flora igrofila, costituita in prevalenza da elementi settentrionali.