大雪火山群、十勝岳連峰、石狩岳連峰を有する山岳公園であり、山頂部の標高は2,000メートルほどながら高緯度に位置していることから本州の3,000メートル級の山岳に匹敵する自然環境があり、永久凍土の層が存在している。大雪山は1971年に国の天然記念物に指定され、1977年に特別天然記念物に指定変更されている。ウスバキチョウやダイセツタカネヒカゲなどの高山蝶やクマゲラ、イヌワシ、シマフクロウなどの鳥類が種として天然記念物に指定されているほか、1951年に羽衣の滝が北海道の名勝に指定され、然別湖の「ミヤベイワナ」が1968年に北海道の天然記念物に指定されている。