[1]​ Se ubica en el departamento Deseado, siendo las poblaciones más cercanas Jaramillo y Fitz Roy a 140 km al norte del yacimiento paleontológico.

Hasta 2012 la protección legal solo abarcaba la extensión de 15 000 ha del monumento natural Bosques Petrificados, aproximadamente en las coordenadas 47°40′00″S 68°10′00″O / -47.66667, -68.16667.

[6]​ Pertenece a la ecorregión estepa patagónica, cuyo clima es frío y seco con lluvias invernales inferiores a 400 mm, con fuertes vientos del oeste, veranos secos y heladas durante casi todo el año.

Hace 150 millones de años, en el período Jurásico medio superior, el área que ocupa este parque nacional presentaba un clima estable con abundante humedad.

Se desarrollaban densos bosques con árboles gigantescos, entre los que merecen destacarse antiguos parientes de los pehuenes (araucaria).

Desde entonces, la humedad transportada por los vientos del océano Pacífico se condensa al atravesar las alturas y origina lluvias que permiten el desarrollo de los bosques andino patagónicos actuales.

La vegetación típica de la estepa patagónica adopta formas compactas y semicirculares, como cojines.

El sendero peatonal recorre 2 km, donde se pueden apreciar grandes ejemplares de araucarias petrificadas.

En el emblema o logo del parque se muestran un guanaco (Lama guanicoe), algunos troncos fósiles de araucarias y el cerro de origen volcánico Madre e Hija, distintivo en el paisaje del Parque Nacional.