Namengebend für den Naturpark im Nordosten Nordrhein-Westfalens sind die beiden Mittelgebirgszüge Teutoburger Wald und Eggegebirge. Darüber hinaus liegen das Lippische Bergland, das Oberwälder Land, die Warburger Börde, Teile der Senne und der Karstlandschaft der Paderborner Hochfläche im Naturpark. Die landschaftliche Vielfalt bedingt einen großen Reichtum an Natur- und Lebensräumen.

Die unterschiedlichen geologischen Formationen sind Basis für eine vielseitige Vegetation. Dominant sind verschiedene Buchenwaldtypen. Auf Muschelkalk und Kreide gibt es artenreiche Waldmeister-, Waldgersten- oder Orchideenbuchenwälder. Der artenarme Hainsimsen Buchenwald beherrscht als typischer Hallenwald das Landschaftsbild auf Sandstein. Auf einigen Standorten im Eggegebirge und im Teutoburger Wald nimmt die Fichte große Flächen ein. Östlich der Gebirge finden sich Trocken- und Magerrasen mit einer überaus artenreichen Flora. Teutoburger Wald und Eggegebirge sind Wetterescheiden. Die an den Hängen der Gebirgszüge entspringen Quellen und Fließgewässer münden über die Weser, die Ems oder den Rhein in die Meere. Moorvorkommen finden sich noch am Westrand der Gebirge.

Zu dem attraktiven Landschaftsbild des Naturparks gehören aber auch die vielen Heilbäder, die historischen Stadt- und Ortskerne, die große Dichte an Schlössern, Burgen und Parks und die geschichtsträchtigen Klostergemäuer.