Park obejmuje najwyższe, silnie rozczłonkowane dolinami rzek partie Beskidu Żywieckiego w sąsiedztwie granicy słowackiej. Centralną część parku zajmuje rozróg Pilska i rozchodzące się promieniście od niego grzbiety górskie. Najwyższe partie Pilska charakteryzują się rzeźbą wysokogórską. Na zachód od niego znajduje się Grupa Lipowskiego Wierchu i Romanki z bocznymi odgałęzieniami: Prusowa (1010 m) i Skały (946 m). Tworzą ją wysokie i strome pasma, których stoki porośnięte są lasem, zaś w partiach grzbietowych znajdują się liczne hale. W południowej części parku liczne szczyty, których wysokość przekracza 1000 m, tworzą Grupę Wielkiej Raczy (m.in. Wielka Racza, Wielka Rycerzowa, Muńcuł, Przegibek).
Obszar charakteryzuje się dużymi walorami przyrodniczymi, w tym dużym zróżnicowaniem wysokościowym i interesującym ukształtowaniem terenu. Dużą powierzchnię zajmują osuwiska; na rzekach istnieją progi skalne, w tym największy w Beskidach Wodospad w Sopotni Wielkiej o wys. 10 m. Tam też znajduje się najdłuższa jaskinia parku – Jaskinia w Sopotni Wielkiej (dł. 101 m).
Park leży w zasięgu czterech pięter roślinnych. Najniższe, sięgające do ok. 600 m piętro pogórza jest obecnie użytkowane rolniczo i zajęte pod zabudowę. Naturalnym składnikiem regla dolnego (do 1150 m) była w większości buczyna karpacka z dużym udziałem jodły i domieszką świerka i jawora, jednak w wyniku działalności człowieka zastąpił ją w znacznej części bór jodłowo-świerkowy; niewielki obszar porasta dolnoreglowy bór jodłowy występujący m.in. w grupie Wielkiej Raczy. Bardziej naturalny regiel górny składa się głównie z świerków i kęp jarzębiny. W partiach szczytowych (pow. 1300 m) przybiera on wygląd charakterystyczny dla strefy górnej granicy lasu – odznacza się rozluźnieniem drzewostanu, występowaniem form karłowatych, itp. Jedynie na najwyższym szczycie parku – Pilsku występuje piętro subalpejskie z kosodrzewiną i krzewiastymi formami jarzębiny.
Na obszarze parku stwierdzono występowanie ponad 1000 gatunków roślin naczyniowych. Wśród nich są gatunki górskie, w tym wysokogórskie; występują one w piętrze kosodrzewiny oraz w obszarach źródliskowych i podmokłych. Spotyka się rośliny chronione: dziewięćsił bezłodygowy, widłak alpejski, lilia złotogłów, pełnik europejski, czosnek syberyjski, dzwonek piłkowany, zarzyczka górska i inne. Równie bogata jest fauna – wyższe partie są ostojami dużych drapieżników: niedźwiedzia brunatnego, wilka, rysia i borsuka. Liczne są ssaki kopytne: jelenie, sarny; na obszarze otuliny parku występują bobry. Wśród 106 gatunków ptaków lęgowych większość to gatunki chronione, m.in.: głuszec, cietrzew, myszołów, jastrząb, krogulec, sowy w tym rzadki puchacz, dzięcioły. Żyjące tutaj gady to: jaszczurka zwinka, jaszczurka żyworodna,padalec, zaskroniec i jadowita żmija zygzakowata, zaś płazy: traszki, ropuchy, żaby, salamandra plamista, rzekotka drzewna, kumak górski.
