Masivele muntoase care înconjoară zona depășesc înălțimea de 2.000 m – Pietrosul Rodnei 2.303 m, Hovârla 2.061 m în masivul Muntele Negru (Černahora) – și la această latitudine, de la 1.500 m în sus, își fac apariția pășunile alpine. Munții, care ocupă mai mult de jumătate din suprafața regiunii, sunt acoperiți de păduri destejar, fag și molid. Lemnul care se găsea din abundență și-a lăsat amprenta aproape peste tot, de la arhitectura tradițională a caselor și bisericilor, până la vestitele porți și unelte de gospodărie.

Principalele trecători care fac legatura cu zonele vecine sunt înalte și în trecut erau greu accesibile: spre Moldova, pasul Prislop- 1.414 m; spre Năsăud, pasul din Dealul Ștefăniței – 1.254 m; spre Lăpuș și Cavnic, pasul Rotunda – 930 m; spre Baia Mare,pasul Pintea – 987 m (odinioară, trecerea se făcea prin pasul Gutâi, la 1.109 m); spre Oaș, pasul Fărgău – 587 m, iar spre nordpasul Frasini (Iasinia) – 931 m. Intrarea de pe valea Tisei, în dreptul orașului Hust, era bine apărată de cetatea Hustului, pe un deal care domină intrarea în defileu.

În 1948-1949 a fost construită calea ferată Salva-Vișeu pentru a lega Maramureșul de Ardeal, în condițiile în care legătura pe valea Tisei fusese pierdută după alipirea Maramureșului de Nord la Cehoslovacia interbelică, apoi ca provincie a Uniunii Sovietice. Sectorul avea o lungime de 63 km, cu 8 viaducte și 5 tuneluri, cel mai mare dintre ele fiind Dealul Ștefăniței și Săcel, pe sub Pasul Șetref, cu o lungime de 2400 m.

Relativa izolare a Maramureșului între acești munți a favorizat apărarea lui și conservarea formelor de organizare locale pentru sute de ani, dar și păstrarea modului tradițional de viață rustică până aproape de zilele noastre.

Pădurile Maramureșului au fost întodeauna bogate în animale sălbatice: căprioară, cerb, urs, lup, vulpe, mistreț, jder etc. și specii protejate sau aflate în pericol:râsul, capra neagră, marmota, cocoșul de munte (Tetrao urogallus), vulturul auriu (acvila de munte) și cocoșul de mesteacăn.

Bogăția vânatului din pădurile maramureșene este menționată și în prima atestare documentară, din 1229, a Maramureșului, în speță: a domeniu de vânătoare regal. Rezervarea unor zone în acest scop a făcut să se păstreze, până azi, denumiri ca Pădurea Crăiască din Ocna Șugatag. De acest aspect e legată și vânătoarea lui Dragoș Vodă, în urma căreia ar fi ajuns, potrivit legendei, în Moldova.

Ultimul zimbru de pe teritoriul românesc a fost vânat în Maramureș în anul 1852. Capra neagră a dispărut din Maramureș, cel mai probabil, în anul 1924, din cauzabraconajului practicat după Primul Război Mondial, dar a fost readusă, în anii 1962-1967, în masivul Rodnei, unde specia a proliferat neașteptat de bine. Marmota a fost colonizată în 1973, cu rezultate bune.

Dintre speciile de plante rare: tisa, zada (Larix decidua), zâmbrul (Pinus cembra), floarea-de-colț și laleaua pestriță.

În râurile Maramureșului trăiește încă lostrița, o specie rară de somon.

În 1930 a fost creat Parcul Național Munții Rodnei, inițial ca rezervație naturală, devenită în 1979 Rezervație a Biosferei, pe o suprafață de 46.399 hectare. În 2004 a luat ființă și Parcul Natural Munții Maramureșului pe o suprafață de circa 150.000 de hectare, fiind, după Delta Dunării, cea mai mare arie protejată din România.

În munții maramureșeni se găsesc peșteri, chei, lacuri și formațiuni geologice, dintre care unele protejate, cele mai cunoscute fiind Cheile Tătarului și Creasta Cocoșului din munții Gutâi și izbucul de la Izvorul albastru al Izei din munții Rodnei. Rezervații naturale sunt și lacurile Tăul lui Dumitru și Tăul Morărenilor din Gutâi.

Bogația zăcămintelor de metale neferoase, mai ales în munții de origine vulcanică, a favorizat o activitate minieră intensă, care a scos la lumină și frumusețile subpămîntene ale florilor de mină, agregate minerale formate prin depunere și cristalizare în cavitățile largi ale rocilor, numite geode.