Vườn quốc gia Ba Bể nằm ở cánh cung sông Gâm, ôm lấy vòm sông Chảy với diện tích 7.610ha, trong đó có 3.226ha là phân khu bảo vệ nghiêm ngặt. Đây là khu vực giàu có về đa dạng sinh học, có nhiều nét đặc trưng của hệ sinh thái điển hình rừng thường xanh trên núi đá vôi và hồ trên núi, rừng thường xanh đất thấp.

Hệ động vật ở đây cũng rất phong phú, đa dạng về số lượng và chủng loại với 81 loài thú, 27 loài bò sát, 17 loài lưỡng cư, 322 loài chim, 106 loài cá, 553 loài côn trùng và nhện trong đó có 66 loài quý hiếm và đặc hữu nằm trong Sách Đỏ Thế giới và Việt Nam như phượng hoàng đất, gà lôi, voọc mũi hếch... Ngoài hồ Ba Bể, Vườn quốc gia Ba Bể còn có nhiều thắng cảnh độc đáo, hùng vĩ khác như động Puông, thác Đầu Đẳng, ao Tiên và thác Roọm, xứng đáng không chỉ là trung tâm đa dạng sinh học hàng đầu mà còn là một danh thắng nổi tiếng của Việt Nam.  Trung tâm của vườn là hồ Ba Bể với hơn 500ha diện tích mặt nước. Hồ là nơi trú ngụ của nhiều loài cá nước ngọt đặc hữu với 106 loài và cũng là nơi tích trữ nguồn nước ngọt quan trọng cho cư dân sống ở xung quanh khu vực này. Năm 1995, hồ Ba Bể đã được hội nghị "hồ nước ngọt thế giới" công nhận là một trong 20 hồ nước ngọt đặc biệt của thế giới cần được bảo vệ.

Vườn quốc gia Ba Bể có 1.281 loài thực vật thuộc 162 họ, 672 chi, trong đó có 25 loài thực vật có tên trong Sách Đỏ của Hiệp hội Bảo tồn Thiên nhiên Thế giới (IUCN) và nhiều loài thực vật quý hiếm có tên trong Sách Đỏ Việt Nam như: nghiến, đinh, lim, trúc dây…trong đó trúc dây là một loài tre đặc hữu thường mọc tại các vách núi. Thân của chúng thả xuống tạo nên những bức mành xung quanh hồ. Đây cũng là khu vực được các nhà khoa học trong và ngoài nước đánh giá là trung tâm đa dạng và đặc hữu cao nhất về loài lan không chỉ của Việt Nam mà còn của cả toàn vùng Đông Nam Á với 182 loài.