Los montes surgieron tras el hundimiento tectónico de la fosa del Jiloca, delimitando una cuenca endorreica, es decir, sin salida para sus aguas. A lo largo de las sierras afloran diferentes materiales paleozoicos, mesozoicos y formaciones detríticas terciarias. Cada una de estas zonas acoge diferentes variaciones vegetales. En las sierras silíceas dominan las formaciones boscosas de quejigo y encina, junto con algunos reductos de melojo o rebollo y sotobosque de jara. En los relieves meridionales dominan los bosques de encinas. Se han realizado numerosas campañas de repoblación con pino laricio y pino resinero.

En medio de las sierras, Gallocanta es la laguna de mayor extensión de la Península Ibérica y la mayor de agua salina de Europa Occidental. Es además un tipo específico de humedal, inusual en la región biogeográfica paleartica, por lo que está incluida en la lista de humedales de importancia internacional del Convenio de RAMSAR. Faunísticamente, la laguna es lugar de paso e invernada de numerosas especies de aves. Se han citado más de doscientas veinte especies diferentes, de las que en torno a cien nidifican de manera regular y el resto están presentes sólo en el transcurso de sus migraciones o en el periodo invernal. Dentro de este grupo debe destacarse la presencia de la grulla común (Grus grus).