El parque se inserta en la Zona Sur Portuguesa, una de las unidades de Macizo Hespérico (Macizo Antiguo). Se trata de una zona constituida principalmente por rocas metamórficas, como esquistos, grauvacas, conglomerados etc. que está atravesada en este territorio por una faja pirítica que se extiende desde Sevilla hasta Grándola, constituida por rocas volcánicas que componen una estructura mineralizada que tuvo elevada importancia económica para Portugal durante la segunda mitad del siglo XIX y primera mitad del siglo XX.

En términos geomorfológicos esta unidad adopta la forma de una extensa penillanura rota solamente por el encajamaiento de los Valles del Río Guadiana y sus afluentes y por las elevaciones cuarcíticas de la Sierra de Alcaria Ruiva, Barão y Alvares.

Las características peculiares de los cursos de água de esta cuenca hidrográfica permiten la formación de unidades florísticas únicas, muchas de ellas incluidas en directivas comunitarias de protección de la naturaleza. Una de las rarezas del parque es el trébol de cuatro hojas peludo.

Especies vegetales de la Directiva Hábitats existentes en el parque natural

Festuca duriotagana , Marsilea batardae, Narcissus fernandesii, Narcissus bulbocodium, Ruscus aculeatus , Salix salviifolia subsp. australis, Spiranthes aestivalis, Marsilea batardae, Nerium oleander, Securinega tinctoria, Lavandula stoechas, Salvia rosmarinus, Thymus mastichina, Myrtus communis, Phlomis purpurea, Mentha suaveolens, Mentha pulegium.

El parque es refugio de gran cantidad de aves migratorias, albergando incluso a varias especies que se encuentran en peligro de extinción o que son escasas, tales como la cigüeña negra. Las aves rapaces también tienen amplia presencia, tales como el cernícalo primilla, el águila perdicera y el búho real.

Es muy destacable la presencia del felino más amenazado de la Península Ibérica: el lince ibérico, con una población de aproximadamente 300 individuos en 2025. Es el único área de Portugal donde habita actualmente y donde se ha ido reproduciendo en los últimos años gracias a varios programas de reintroducción exitosos.^[2]​

• Espacios naturales protegidos de Portugal

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• Instituto para la Conservación de la Naturaleza y de los Bosques (en portugués)
• Esta obra contiene una traducción derivada de «Parque Natural do Vale do Guadiana» de Wikipedia en portugués, publicada por sus editores bajo la Licencia de documentación libre de GNU y la Licencia Creative Commons Atribución-CompartirIgual 4.0 Internacional.