En la unidad precámbrico-paleozoica afloran mayoritariamente rocas metamórficas de edad paleozoica, especialmente pizarras, esquistos y cuarcitas.

Las rocas cretácicas forman el resto de los afloramientos mesozoicos, constituyendo una estrecha banda que da lugar a un relieve en cuesta afectado por importantes accidentes tectónicos (fallas y cabalgamientos).

Estos depósitos no se distribuyen mayoritariamente en un sector, sino que aparecen relacionados con los cursos fluviales o las zonas de topografía más accidental.

La hidrología superficial, por tanto, no parece estar condicionada por la hidrogeología, al menos en lo que se refiere a la regulación de la escorrentía por las precipitaciones en la zona.

Respecto a los usos del agua y el balance hídrico de los sistemas, los acuíferos pueden considerarse como prácticamente no explotados.

Los tres ríos que constituyen la principal red de drenaje se encuentran actualmente regulados por diferentes infraestructuras hidráulicas (embalses y canalizaciones).

Los sistemas acuáticos naturales de aguas no corrientes son muy escasos en la zona, sólo se puede denominar como tal al meandro abandonado del río Lozoya.

Todo el parque natural se encuentra incluida en la región biogeográfica Mediterránea, en la provincia corológica Mediterráneo-Ibérica-Occidental, subprovincia Carpetano-Leonesa, sector Ayllonense.

En el sotobosque encuentran refugio especies nemorales eurosiberianas como uvas de raposa o martagones, entre otros helechos.

En muchos casos se han visto casi diezmados por los incendios forestales y la sobreexplotación de que debieron ser objeto en el pasado.

Estos piornales de óptimo carpetano son endémicos del Sistema Central y ocupan apreciables extensiones.

Tienen carácter clímax y contienen especies orófilas endémicas de gran interés como Minuartia recurva, Silene ciliata, Armeria caespitosa, Luzula hispanica, Veronica fruticans, Hieracium vahli, Phyteuma hemisphaericum o Jasione crispa.

En ellos encuentran refugio un buen número de especies raras y escasas como Botrychium lunaria, Meum athamanticum, Selinum pyrenaeum, Campanula hermini, Carex echinata, Genista anglica o Spiranthes spiralis.

En ellos aparecen especies notables como Dactylorhiza maculata, Astrantia major, Alchemilla xanthochlora, Filipendula ulmaria, Prunella grandiflora, Sanguisorba officinalis, Iris latifolia, Gymnademnia conopsea, Stachys sylvatica, Stachys alpina y algunas otras procedentes de las comunidades megafórbicas con las que suelen coexistir.

En prados de siega calcícolas aparecen Dactylorhiza elata, Sanguisorba officinalis, Fritillaria pyrenaica, Pedicularis schyzocalix y Geum nivale.

Los majadales de Poa bulbosa están asociados a un pastoreo intensivo sobre suelos secos, con gran diversidad florística y un elevado valor ganadero.

En los escarpes asociados a aparatos glaciares estacionalmente húmedos por el deshielo aparece puntualmente el raro Allium shoenoprasum subsp.

En los numerosos canchales supra-submediterráneos aparecen puntualmente comunidades integradas por diferentes helechos como Asplenium adiantum-nigrum o Polypodium vulgare.

En su seno aparecen muchas especies amenazadas como la lamparilla, el cambrón, el abedul común, Angelica sylvestris, Mentha arvensis o el helecho real.

Las fresnedas y los acerales aparecen mayoritariamente con estructura adehesada en malla, aunque puntualmente también se encuentran en bosquetes cerrados.

En turberas calcáreas destacan Carex echinata, la cárice negra, el equiseto de invierno, Dactylorhiza elata y Sanguisorba officinalis.

Finalmente, en el grupo de los invertebrados se puede citar el ciervo volante y los lepidópteros Graellsia isabelae, Parnassius apollo o Nymphalis antiopa, entre muchas otras especies.

Como aves en paso destacar el zarapito trinador, la grulla común, el combatiente, el cernícalo patirrojo, la tarabilla norteña y la carraca.

Otras especies catalogadas presentes son el sapo partero ibérico, el sapillo moteado y la ranita de San Antonio.

El sapillo pintojo meridional es otra especie que puede estar presente en la zona, aunque no se ha localizado en los estudios previos.

Otras especies que se encuentran en el parque natural son el barbo común, la boga de río, el cacho.

Como especies exóticas introducidas aparecen el gobio, la perca americana, el pez gato y el percasol, esta última declarada de carácter invasor.

En cuanto a la distribución por sexos y edades, se aprecia un mayor peso del grupo de varones (53%).

En cuanto a la caza menor, las especies con mayor número de capturas al año son la perdiz, el conejo, la tórtola, la paloma torcaz y el zorzal común.

En los matorrales se observa el predominio del jaral, cuyo origen ha de buscarse en las repetidas quemas realizadas para despejar el terreno para pastos, que luego fueron abandonados.