La carena comença, a l’oest, amb el turó de Sant Pere Màrtir (389 m alt.), separat, vers l’est, pel coll del Portell, del puig Aguilar (387 m); segueix el Tibidabo (512 m), on culmina el muntanyam, entre el coll de Vallvidrera, a l’oest, i el coll Serola, a l’est, el qual l’enllaça amb el turó de Valldaura (422 m); la cresta davalla pel coll de la Ventosa fins al turó de Roquetes (305 m), damunt el Besòs. Pel nord limita clarament amb la depressió del Vallès, mentre que al sud segueix per una successió de turons baixos (Monterols, el Puget, de can Muntaner, d’en Falcó, del Carmel, de la Rovira i de la Peira), els quals separen el pla barceloní del corredor Horta-Sarrià. El rocam és compost per un complex graniticoesquistós amb algunes llenques calcàries (turó de Montcada, Santa Creu d’Olorda), isolades entre els plecs, i una faixa metamòrfica on apareixen diverses mineralitzacions (granits, blenda, galena) d’escàs interès industrial. El clima, lleugerament més fred i humit que a la ciutat, sobretot al vessant septentrional, i amb més nevades, ambienta una vegetació de pasturatges sabanoides d’albellatge i llistó a la solana, substituïda vers els cims per màquies, garrigues i brolles; a l’obaga domina l’alzinar degradat i envaït per pi blanc alternat amb roures i diverses infiltracions de plantes centreeuropees, que tenen ací llur límit meridional.
La història
El poblament és molt antic: el del Neolític, que ocupava una faixa meridional (turó de Montcada, Santa Creu d’Olorda, la penya del Moro), fou succeït, després del període romà, de despoblament, per una generalització de l’assentament, bé que escadusser, a les parts baixes d’ambdós vessants (Sant Genís dels Agudells, Sant Iscle de les Feixes, Sant Cebrià d’Aiguallonga, Sant Bartomeu de la Quadra).
Vista de la serra de Collserola que separa el Vallès Occidental del pla de Barcelona
© J. Mariné
Vallvidrera esdevingué l’únic nucli autòcton important a l’interior del massís. A l’edat mitjana hi foren construïts els palaus reials de Bellesguard, al vessant de marina, i de Valldaura, al del Vallès, que caracteritzen un tipus de colonització, sempre continuada amb edificis residencials (Palau Sentmenat, a Sarrià; el Laberint i les Heures, a Horta; la Torre del Baró de Pinós, a Sant Andreu de Palomar; la Torre Castanyer, a Sant Gervasi de Cassoles), hotels i centres d’esbargiment (casino de l’Arrabassada, Club de Tennis Sant Gervasi, parc d’atraccions del Tibidabo), edificis sanitaris i assistencials (Nova Betlem, leproseria de Sant Llàtzer, Sanatori Antituberculós), centres religiosos i educatius (monestirs de Pedralbes, de la Vall d’Hebron i de Valldaura, temple del Tibidabo, desert de Sarrià, Col·legi de Sant Ignasi i Escoles Pies, a Sarrià, Col·legi La Salle-Bonanova). D’altra banda han estat aprofitades les aigües per a nodrir les fonts de Barcelona des del segle XIV, i també el desnivell per tal d’instal·lar dipòsits a Sant Pere Màrtir. Hi ha instal·lacions de ràdio i de televisió i centres d’investigació (Observatori Fabra i Mentora Alsina). L’establiment modern de població començà pels turons meridionals (Horta i Sant Gervasi). Al començament del segle XX hi tingueren lloc dos primers intents d’urbanització programada: el de l’empresa Tibidabo SA, impulsada per Salvador Andreu, que aprofità i amplià les vies d’accés a la muntanya i les de comunicació al Vallès —la carretera a Sant Cugat (1879), l’accés al Tibidabo (1888), el tramvia i el funicular al Tibidabo (1905)—, i el de la Floresta-Pearson, sobre la base del ferrocarril de Barcelona a Terrassa i a Sabadell (1912-18). Es produí alhora el desenvolupament paral·lel de Vallvidrera, les Planes i Valldoreix; l’establiment de classes altes a la Floresta i de més populars a aquests darrers indrets arribà fins a la guerra civil de 1936-39.
Durant el franquisme hi cresqué acceleradament el barraquisme, iniciat els anys quaranta al voltant de Sant Genís, a Can Caralleu i al pantà de Vallvidrera. Els barris obrers, per la seva banda, també envaïren anàrquicament i amb grans deficiències en els serveis la Miranda i Finestrelles, a Esplugues de Llobregat, i Roquetes, a Sant Andreu de Palomar. Alguns d’aquests barris (can Figuerola, Montbau, la Ciutat Meridiana) foren edificats en bloc per empreses constructores, bé que sovint llur qualitat urbanística no era gaire millor. Aquests espais contrasten encara avui amb els d’alt nivell urbanístic de la Ciutat Diagonal, de l’avinguda de Pearson i la part alta de la Bonanova. Alhora, la utilització progressiva dels mitjans individuals de transport afavorí, durant la dècada dels seixanta, una major disseminació d’urbanitzacions, que absorbiren part de les zones previstes com a forestals i espais verds (les anomenades urbanitzacions pirates), esteses principalment vora la carretera de Vallvidrera a Molins de Rei i vora la d’Horta a Cerdanyola i al vessant septentrional. Aquesta tendència s’estroncà a partir dels anys setanta per una voluntat política d’impedir les irregularitats.
El 1997, la corporació metropolitana de Barcelona elaborà el Pla Especial d’Ordenació i Protecció del Medi Natural del Parc de Collserola amb la doble intenció de conservar els recursos naturals i l’equilibri ecològic dels diferents ecosistemes que existeixen al massís, en convivència amb el desenvolupament del parc com una àrea de lleure i oci per als habitants de l’àrea metropolitana. Per tal d’aconseguir aquests objectius el pla defineix una sèrie d’àrees on se'n regula l’ús de forma normativa. El parc metropolità comprèn un total de 6 553 ha dels municipis de Barcelona, Esplugues de Llobregat, Molins de Rei, el Papiol, Sant Feliu de Llobregat, Sant Just Desvern, Cerdanyola del Vallès, Montcada i Reixac i Sant Cugat del Vallès i al seu interior hi ha la reserva natural parcial de la Font Groga. El pla de túnels del Tibidabo, que inicialment preveia els de Vallvidrera, el del Tibidabo i el d’Horta, ha quedat reduït al primer dels tres, que fou inaugurat el 1991 i que comunica Barcelona amb el Vallès Occidental. El 1992 entrà en funcionament una gran torre de telecomunicacions.