Forma part de les anomenades serres interiors dels Prepirineus, i és separada de la zona axial de la serralada per la falla del Segre. Els vessants septentrionals, damunt el Baridà, formen una llarga cinglera de més de 500 m d’altitud; el vessant meridional, per contra, és en la part alta molt més suau. La integren materials calcaris i margosos dipositats durant l’era secundària i el començament de la terciària; els vessants septentrionals presenten gairebé íntegrament materials dels Lies i el Juràssic, i els cims, calcàries eocèniques.
El relleu actual es formà durant l’era terciària, a conseqüència de l’orogènesi pirinenca, i es caracteritza per la seva estructura plegada, amb alineacions de plecs orientats rígidament en direcció W-E i bolcats vers el nord, i per la forta empremta de l’erosió quaternària, especialment la fluvial, que ha donat lloc a profundes valls encaixades.
La seva altitud sobrepassa en molts llocs els 2 400 m; destaquen els cims del cap de la collada Verda (2 439 m), la Torre de Cadí (2 561 m), els pics de les Tres Canaletes (2 612 m), els puigs de les Gralleres (2 545 m) i de la canal Baridana (2 648 m), el canal del Cristall (2 563 m), el pic de la costa Cabirolera (2 604 m), el pic dels Cabirols (2 482 m), la punta Aguda (2 441 m), l’Aguiló (2 463 m) i el puig Terrers (2 510 m).
La serra actua de divisòria d’aigües entre la xarxa de valls tributàries del Segre, orientades en direcció S-N, als vessants septentrionals, i els rius tributaris del Llobregat, en direcció W-E. Amb tot, a causa de la natura calcària del sòl, una gran part de la circulació de les aigües és subterrània i provoca nombrosos fenòmens càrstics.
El clima es caracteritza per un règim de temperatures baixes al llarg de tot l’any i una notable pluviositat (més de 1 200 mm anuals); una gran part de les precipitacions són de neu, i als cims el període d’innivació s’allarga de novembre a abril.
La vegetació natural és molt abundant: boscs de pi roig i boscs residuals de roures (a Saldes) als sectors més baixos, masses de pi negre fins a 2000-2 100 m d’altitud i prats de muntanya per damunt; els rodals d’avets i faigs es presenten en sectors més humits.
La població, que arriba fins a altituds considerables (Estana, 1 483 m; Lletó, 1 479 m; Josa de Cadí, 1 431 m), hi és escassa.
L’economia es basa en l’explotació de la vegetació, sigui forestal o ramadera. El conjunt de la serra és un obstacle per a les comunicacions; únicament pot ésser franquejada pel coll del Pendís (1 820 m), que ja enllaça amb el Moixeró i és més baix (hi ha colls que sobrepassen els 2 400 m: pas dels Gosolans, Tancalaporta). Des del 1984, el túnel del Cadí , que forada el Moixeró, enllaça la Cerdanya amb la vall del Llobregat. Els castells d’època romànica (com els de Saldes, Gósol, Josa, Víllec) i les esglésies dels mateixos pobles o els santuaris del Gresolet, de Bastanist i de Boscalt testimonien una densitat de població medieval comparable a la d’avui.
A les cingleres del Cadí han estat practicades escalades de gran dificultat, especialment a la roca Verda (1959) i a la roca de l’Ordiguer (1965). El refugi lliure instal·lat a prat d’ Aguiló i altres construccions posteriors han fet més accessibles els variats itineraris d’aquest massís.