Notevole è il patrimonio naturalistico, storico e artistico del Parco. In un contesto caratterizzato da aspre montagne che si affacciano sul mare, il suo territorio (esteso 40000 ettari nell’ambito di 15 comuni del palermitano) è segnato da numerosi edifici religiosi, monasteri, eremi e chiese rupestri. E i mulini dimenticati lungo le vie d’acqua e le vecchie masserie, spesso costruite sui resti di più antichi casali romani, testimoniano la capacità di una cultura capace di vivere in simbiosi con la natura. Nelle Madonie si trovano le più antiche montagne di Sicilia e le vette più alte e spettacolari della catena sono Pizzo Carbonara (m. 1979), Monte San Salvatore (m. 1912), Monte Ferro (m. 1906), Monte Quacella (m. 1869) e Monte dei Cervi (m. 1656). Pur facendo parte dello stesso complesso presentano ognuna un aspetto diverso; ora tondeggianti o aguzze, ora coperte di vegetazioni o spoglie, punteggiano maestosamente il territorio e disegnano, valli, pianori, altipiani, dirupi e dorsi ondulati. Il sistema montuoso delle Madonie (denominazione con ogni probabilità, riferita ai “luoghi alti della montagna” di Plinio) occupa un vasto territorio della parte centro-settentrionale della Sicilia, compreso tra un lungo tratto della fascia costiera a nord, la Valle del Pollina a est, la Valle dell’Imera settentrionale a ovest e le conche degradanti verso il nisseno a sud. In questo contesto le acque, dissolvendo le rocce calcaree, danno luogo a fenomeni carsici che sulle Madonie assumono grande rilievo naturalistico e scientifico. Ne sono esempi la Grotta Rossa, l’Abbisso del Vento, l’Inghiottitoio Battaglietta.
Crocevia di botanici e studiosi il Parco è culla di una varietà vegetale unica al mondo; un “giardino botanico al centro del Mediterraneo”. Infatti nelle Madonie, che occupano appena il 2% della superficie dell’isola, sono presenti oltre la metà delle 2600 specie vegetali siciliane e circa 150 dei 200 endemismi. L’area si identifica in tre zone distinte: la fascia costiera, protetta dai venti africani, in cui si trovano i più fitti boschi, gli uliveti, i sughereti, i castagneti, i Frassini da manna, i querceti a Roverella e nuclei di Agrifoglio a Piano Pomo. La catena montuosa conserva invece il manto boschivo di Leccio e Faggio e numerosissime specie endemiche. Il versante meridionale è un susseguirsi di dorsi montani e collinosi coltivati a frumento ed orzo. L’endemismo più rappresentativo è l'”Abies Nebrodensis”. Dal 1900 considerato estinto, fu riscoperto nel 1957 nel Vallone Madonna degli Angeli dove sono rimasti circa trenta esemplari. Di certo il suo legname dovette rappresentare un’importante fonte di commercio nell’antichità, al punto tale che la città di Halaesa batté moneta con l’immagine inconfondibile di quest’albero. Il patrimono floristico, poi, è ricco e pregiato e annovera specie esclusive. Fra gli endemismi e le rarità, oltre alla Ginestra di Cupani, dedicata all’omonimo botanico siciliano, spiccano l’Astragalo dei Nebrodi, la Viola dei Nebrodi, La Peonia. Ed ancora il Lino delle fate siciliano, singolare esclusività di Monte Quacella, la Stellina di Gussone, rara e bellissima, l’Aubrezia siciliana (Aubrieta deltoidea) dalle piccole infiorescenze rosa-viola, tra i più rari endemismi siculi delle Madonie, il Trifoglio di Bivona-Bernardi, endemismo siculo dalla bella infiorescenza rossa; lo Spillone dei Nebrodi, il Cardo niveo, rarità siculo-calabra, il pregiato Astro di Sorrentino, solo di recente scoperto tra Polizzi e Castelana e nelle Petralie. Le Madonie da sole ospitano tutte le specie di mammiferi presenti in Sicilia, il 70% circa degli uccelli che vi nidificano e il 60% circa degli invertebrati e, tra queste, molti endemismi, specie rare e protette. E’ quindi impossibile stilarne un elenco esauriente e a solo titolo esemplificativo si citano: il Cinghiale, estinto in Sicilia alla fine del 19° secolo e reintrodotto circa 20 anni fa; il Daino, protetto dalla Convenzione di Berna, anch’esso estinto nell’isola dopo esserci stato da almeno 12 secoli e reintrodotto negli anni ’80; la Lepre italica, il Riccio, la Volpe rossa.
Il Parco è stato istituito con Decreto Regionale del 9 novembre 1989.