Ocupa una extensió de 35.051 ha, repartida entre les comarques de la Terra Alta (Arnes, Horta de Sant Joan i Prat de Comte), el Baix Ebre (Alfara de Carles, Paüls, Roquetes i Tortosa) i Montsià (Mas de Barberans i la Sénia). Per la seva situació, a cavall entre la Serralada Prelitoral Catalana i el Sistema Ibèric, presenta una bona diversitat de valors naturals. Les comunitats vegetals inclouen espècies eurosiberianes i boreoalpines, al costat d’altres típicament mediterrànies. A l’estatge inferior domina la màquia de garric i margalló, i a les zones més fresques el carrascar. A l’estatge submediterrani hi ha pinedes de pinassa (Violo-Quercetum faginae pinetosum salzmanni) i de pi roig amb boixerola (Arctostaphylo-Pinetum catalaunicae), i als indrets més alterats hi ha boixedes (Violo-Quercetum faginae buxetosum). Al sud del massís, als llocs més humits dels estatges superiors, hi ha fagedes i teixedes, comunitats que resten d’altres èpoques més humides i fredes. Les carenes, molt ventades, presenten espècies característiques de l’alta muntanya mediterrània. La vegetació rupícola és molt típica del massís i té un notable interès, amb alguns endemismes com el salze de cingle (Salix tarraconensis). Als ambients humits hi ha algunes espècies relictuals com, per exemple, la viola d’aigua (Pinguicola dertosensis), endemisme del massís que es localitza als degotalls calcaris. Les fagedes d’aquest massís són de les més meridionals d’Europa, tenen un interès especial i s’han protegit a través de la Reserva Natural Parcial de les Fagedes dels Ports (867 ha).
La fauna és rica i variada. Dels invertebrats destaquen les espècies que viuen en l’interessant sistema de coves i avencs del massís (coleòpters com Paraphaenops brevihianus, Ceuthosphodrus levantinus i Tychobythinus escolai, miriàpodes i aràcnids com l’endemisme Speleoharpactea levantina, a més de la fauna cavernícola de quiròpters). Quant a les aus hi ha grans ocells rapinyaires, com el voltor (Gyps fulvus), que manté una important àrea de cria en aquestes terres, l’àguila daurada (Aquila chrysaetos) i l’àguila calçada (Hieraaetus pennatus). Destaquen, però, els mamífers de la zona. La cabra salvatge (Capra hispanica) té un dels reductes més importants d’aquesta espècie dins els Països Catalans, a l’igual de la llúdriga (Lutra lutra), o el gat fer. Com a espècie introduïda hi viu el mufló (Ovis musimon).
El 2013, el parc natural dels Ports restà inclòs en la Reserva de la Biosfera de les Terres de l’Ebre declarada per la UNESCO que incloïa, també el delta de l’Ebre i la Serra de Cardó, a la Ribera d’Ebre.