Le massif descend des hauts sommets jusqu'aux portes de la mer. Son point culminant, la cime du Gélas, atteint 3 143 mètres, à cinquante kilomètres seulement du littoral à vol d'oiseau.

Le territoire réunit deux ensembles séparés par la vallée de la Tinée : au nord-ouest, un massif calcaire et schisteux ; au sud-est, un massif cristallin. Chacune de ses six vallées, du Verdon à la Roya, affirme un caractère propre.

Ce carrefour d'influences, entre montagne alpine et douceur méditerranéenne, façonne une mosaïque de milieux naturels, des forêts de mélèzes aux lacs d'altitude, jusqu'aux innombrables gravures rupestres de la vallée des Merveilles, patrimoine archéologique de renommée internationale.

Ces milieux contrastés abritent une faune et une flore que le Parc national inventorie de longue date. Le Mercantour possède la plus forte diversité florale de France, avec plus de 2 000 espèces de plantes, dont 200 rares et 30 endémiques. Il compte aussi 78 espèces de mammifères, parmi lesquelles les six ongulés sauvages présents en France ainsi que le loup, et près de 200 espèces d'oiseaux.

En quatre décennies, la protection a permis le retour des populations animales : le bouquetin, le chamois et le gypaète barbu s'observent aujourd'hui sans peine là où ils avaient presque disparu.