Sus características climatológicas, geológicas e hidrográficas, hacen de este entorno un lugar de notable valor paisajístico, faunístico y florístico que tiene correspondencia en el elevado número de Espacios Naturales Protegidos que se encuentran, total o parcialmente, incluidos en la comarca.

El Parque Natural Sierra de Grazalema , declarado Reserva de la Biosfera por la UNESCO, destaca por albergar el mejor pinsapar de la península. Es un conjunto montañoso con un impresionante paisaje, de contrastados relieves sobre rocas calizas fruto de una violenta historia geológica y una amplia variedad de formas originadas por procesos de disolución ocurridos en tiempos geológicos remotos. El macizo de Grazalema está integrado por varias sierras, entre las que destaca la del Pinar y la de Líbar, aunque incluye otras muchas de alto interés natural.

Se localiza entre las provincias de Cádiz y Málaga con una extensión de 53.411 ha en la zona más occidental de la Cordillera Bética, incluye un total de 14 municipios en mayor o menor extensión, ocho de los cuales se encuentran incluidos en el ámbito de la comarca: Grazalema, Zahara de la Sierra, Villaluenga del Rosario, Benaocaz, Ubrique, El Bosque, Prado del Rey, El Gastor y Algodonales.

Esta serranía gaditana se levanta entre los 600 y 1600 m. sobre los valles y depresiones circundantes. Es una zona de agrestes relieves, con valles de paredes verticales como la Garganta Verde , cuya profundidad alcanza los 400 m. También son frecuentes las cuevas o grutas entre las que se encuentran el Complejo Hundidero-Gato , la mayor cueva de Andalucía o la Cueva de la Pileta , conocida en todo el mundo por sus vestigios prehistóricos.

La sierra conserva una importante masa de vegetación natural típicamente mediterránea: encinas ( Quercus rotundifolia ), alcornoques ( Q. suber ), quejigos ( Q. faginea ), algarrobos ( Ceratonia siliqua )y acebuches ( Olea europaea var. sylvestris ). En la umbría de la Sierra del Pinar se localiza un magnífico bosque de pinsapos ( Abies pinsapo ), el mejor conservado en la actualidad de este abeto exclusivo de la Serranía de Ronda. Olmos ( Ulmus minor ), sauces ( Salix sp. ) y álamos ( Populus sp. ) son las especies que forman los característicos bosques galería siguiendo el curso de los ríos y arroyos, y que pueden contemplarse por ejemplo en el curso alto del río El Bosque.

Por sus altos valores avifaunísticos, el Parque Natural de Grazalema está declarado Zona de Especial Protección para las Aves (ZEPA) y Lugar de Interés Comunitario (LIC).

La Federación Europea de Parques Nacionales y Naturales (EUROPARC) le concedió al Parque Natural de Grazalema la Carta Europea de Turismo Sostenible (CETS), el 2 de octubre de 2004 en Roses (Girona), con el objetivo global de promover el desarrollo del turismo en clave de sostenibilidad en los espacios naturales protegidos de Europa. La CETS es un método y un compromiso voluntario para aplicar los principios de turismo sostenible, orientando a los gestores de los espacios naturales protegidos y a las empresas para definir sus estrategias de forma participada.

El Parque Natural Los Alcornocales , situado al sur de la comarca, alberga en muy buen estado el mayor alcornocal de la Península Ibérica. Acoge unos bosques galerías excepcionales, localizados en los denominados canutos , valles profundos y estrechos excavados por los ríos. El Parque Natural está situado entre las provincias de Cádiz y Málaga. Los terrenos del parque incluidos dentro de la comarca se localizan en los municipios de Algar, Arcos de la Frontera, Benaocaz, El Bosque, Prado del Rey y Ubrique Está declarado como Zona de Especial Protección para las Aves y Lugar de Interés Comunitario. Este espacio, a su vez, tiene concedida la Carta Europea del Turismo Sostenible (CETS) por parte de la Federación Europea de Parques Nacionales y Naturales (EUROPARC).

El Paraje Natural Cola del Embalse de Bornos , se localiza al norte de la provincia de Cádiz, con una superficie ocupada de 630 ha, situándose dentro de los municipios de: Arcos de la Frontera, Bornos y Villamartín. Constituye un enclave húmedo de notable importancia avifaunística, por lo que está declarado como zona ZEPA y Lugar de Interés Comunitario.

El Paraje Natural Cola del Embalse de Arcos , se encuentra situado al norte de la provincia de Cádiz, próximo a la localidad de Arcos de la Frontera, ocupando una superficie de 120 hectáreas. Es una zona de inundación temporal que recibe las aguas del pantano cuando aumentan sus niveles de carga. Predomina la vegetación palustre característica a base de carrizos, espadañas y cañas. Constituye un área importante de nidificación e invernada de aves acuáticas, que está declarado ZEPA y LIC.

La Reserva Natural Complejo Endorreico de Espera. Se encuentra situada al norte de la provincia de Cádiz, en el término municipal de Espera, cerca del límite provincial, con la provincia de Sevilla. Ocupa una superficie que se reparte entre las 59 hectáreas de la reserva natural y las 379 hectáreas de la zona de protección. Se trata de una zona endorreica formada por las lagunas Dulce de Zorrilla, Salada de Zorrilla y Hondilla. En ella podemos encontrar numerosas especies de avifauna acuática, destacando la, cada vez mayor, presencia de malvasías cabeciblancas ( Oxyura leucocephala ). Está declarado como Zona de Especial Protección para las Aves (ZEPA) y Sitio Ramsar.

La Reserva Natural Peñón de Zaframagón . Se encuentra situada entre las provincias de Cádiz y Sevilla, hacia el extremo noreste de Cádiz. Ocupa una superficie repartida entre las 135 ha de la reserva natural, y las 311 ha de la zona de protección, comprendiendo el municipio sevillano de Coripe y el gaditano de Olvera. Es una zona montañosa, de paredes escarpadas, con un desnivel alrededor de los 300 metros, que constituye un promontorio que domina todo el paisaje circundante. Aloja una de las mayores colonias de buitre leonado ( Gyps fulvus ) de la Península Ibérica. En ella podemos encontrar además singulares comunidades de vegetación riparia y rupícola. Está declarado como Lugar de Interés Comunitario.

Otros enclaves declarados como Lugares de Interés Comunitario son: el Túnel III de Bornos , en el Término Municipal de Arcos de la Frontera, con una importante colonia de murciélagos; los Arroyo de Santiago, Salado de Morón y Matabueyes/Garrapatas , enclavado en la zona norte de la comarca, comprende los Términos Municipales de Puerto Serrano y Villamartín; el Salado de Lebrija-Las Cabezas , en el Término Municipal de Espera junto con el anterior por albergar en sus aguas una especie endémica como el fartet ( Aphanius iberus ); el Río Guadaira , a su paso por el Término Municipal de Puerto Serrano, importante para varias especies de peces ( Chondrostoma polylepis , Rutilus alburnoides y Rutilus lemmingii ); la Sierra de Líjar , importante por la presencia de varias especies de murciélagos, en los Términos Municipales de Algodonales, Villamartín y Zahara de la Sierra; y la Cueva del Búho , en el término Municipal de Villamartín, importante por albergar una sobresaliente colonia de murciélagos cavernícolas.