El Parque Natural de Babia y Luna constituye una excelente representación de los ecosistemas de la Cordillera Cantábrica. Algunas de sus cumbres destacan, desde el punto de vista geomorfológico, ecológico y paisajístico, entre las elevaciones más interesantes de esta cadena montañosa, como el impresionante macizo calizo de Peña Ubiña, el área de Picos Albos y Peña Orniz, o las elevaciones del Alto de la Cañada.

Es especialmente destacable el gran valor y elevada diversidad de su vegetación, motivada por sus grandes variaciones orográficas y litológicas, en la que destacan diversas comunidades de alta montaña, las interesantísimas turberas y humedales o sus singulares sabinares albares, al tiempo que alberga una rica y singular flora entre la que sobresalen ciertas especies endémicas, algunas de área muy restringida como Saxifraga babiana o Centaurea janeri subsp. babiana, y un elenco mayor de especies con gran interés biogeográfico por presentar una distribución boreo-alpina.

Esa variedad vegetal motiva la consiguiente diversidad de biotopos faunísticos y la elevada riqueza en especies de fauna. Entre ellas, destaca la presencia esporádica pero constante del oso pardo cantábrico (Ursus arctos), para el que este territorio puede constituir una vía de conexión entre individuos de los núcleos oriental y occidental de la población cantábrica. Aunque no es especialmente conocido, su interés ornitológico es asimismo alto, destacando las excelentes poblaciones de aves ligadas a los ambientes alpinos como el treparriscos (Trichodroma muraria), perdiz pardilla (Perdix perdix), acentor alpino (Prunella collaris), chova piquigualda (Pyrrhocorax graculus) o gorrión alpino (Montifringilla nivalis) y una diversa población de rapaces como el abejero europeo (Pernis apivorus), alimoche (Neophron percnopterus), águila culebrera (Circaetus gallicus), aguilucho pálido (Circus cyaneus), águila real (Aquila chrysaetos) y halcón peregrino (Falco peregrinus). A pesar de que no existe constancia de su presencia actual en el área, el urogallo cantábrico (Tetrao urogallus) merece una mención especial ya que se cuenta con datos históricos recientes y el área alberga hábitats propicios para esta especie.

La situación geográfica de este Espacio Natural juega un papel vital en la protección integral de la Cordillera Cantábrica, en el mantenimiento de la conectividad entre los distintos macizos que la conforman y en los procesos ecológicos existentes entre este área de montaña y la matriz territorial adyacente.

Por otro lado, la zona tiene un indudable valor tanto histórico-cultural, ya que en estos valles y montañas se han desarrollado pasajes fundamentales de la historia de los reinos Astur y Leonés, como etnográfico, ya que se mantienen formas y modos de vida propios de la montaña leonesa relacionados con la trashumancia de merinas y otras razas autóctonas como los caballos Hispano-bretones o los Mastines españoles.

El Parque Natural coincide territorialmente con el Espacio Protegido Red Natura 2000 “Valle de San Emiliano (ES4130035)” designado como Lugar de Importancia Comunitaria (LIC) y como Zona de Especial Protección para las Aves (ZEPA). En su extremo sur-oriental, también coincide parcialmente con el LIC “Montaña Central de León (ES4130050). Coincide también parcialmente con el ámbito territorial de la Reserva de la Biosfera de Babia y la Reserva de la Biosfera de los Valles de Omaña y Luna, reguladas conforme a la Ley 42/2007, de 13 de diciembre y designadas dentro del Programa MaB de la UNESCO en reconocimiento de su valor como modelo de gestión integrada, participativa y sostenible del patrimonio y de los recursos naturales.