Comprèn un total de 8.295 ha, majoritàriament a la serra de Collserola repartides entre nou municipis (Barcelona, Cerdanyola del Vallès, Esplugues de Llobregat, Molins de Rei, Montcada i Reixac, el Papiol, Sant Cugat del Vallès, Sant Feliu de Llobregat, Sant Just Desvern), i té declarades dues reserves naturals parcials d’alt valor naturalístic, la Font Groga (113 ha) i la Rierada-Can Balasc (380 ha). La vegetació, típicament mediterrània, és d’una gran varietat i també inclou zones humides. Els vertebrats hi són representats amb més de dues-centes espècies. Considerada l’àrea verda més important de la conurbació, rep uns dos milions de visites anuals, el 80% procedents dels municipis que l’integren. L’òrgan màxim de govern és el Consorci del Parc de Collserola, constituït per la Mancomunitat de Municipis de l’Àrea Metropolitana de Barcelona i la Diputació de Barcelona.
La seva gènesi arrenca del Pla Especial d’Ordenació i de Protecció del Medi Natural (1987), que obliga a fer compatible la conservació amb l’espai de lleure per als ciutadans. És inclòs en el Pla d’Espais d’Interès Natural, malgrat que deixa fora de la protecció un 30% dels espais naturals de la serra. L’any 2002 el Parlament de Catalunya instà el govern de la Generalitat a declarar parc natural aquest espai, i el 2006 fou inclòs en la proposta de llocs d’importància comunitària (LIC) a la Xarxa 2000. L’any 2009 s’hi incorporà la Generalitat de Catalunya, d’acord amb un conveni signat al començament d’aquest any. La feixuga tramitació de l’aprovació de la figura de parc natural, els plans urbanístics i les noves infraestructures proposades (el vial de Cornisa, el túnel d’Horta) crearen un cert malestar als municipis inclosos en el parc i també per part de particulars, els quals cursaren al·legacions que n’endarreriren la declaració com a parc natural fins a l’octubre de 2010. Les ventades del mes de gener del 2009 malmeteren 60.000 arbres, principalment pins, dins el recinte del parc.