A Balaton-felvidék szelíd vonulatai közé néhány szerkezeti mélyedés ékelődik, köztük a magasabb helyzetű Pécselyi-medence is. A medencét északról egy viszonylag magasra kiemelt délnyugat-északkelet irányú rögsorozat határolja, s választja el a Veszprém-Nagyvázsonyi-medencétől. Délről zegzugos lefutású, kevésbé kiemelt peremhegyek választják el a Balatoni Riviérától.

A Pécselyi-medence térképe - nagyít

A rögök geológiai felépítése változatos. Legelterjedtebb a középső- és felső-triász mészkőtípusok, illetve márgák, de több helyen jellemző a dolomit felszínre bukkanása is. A domborzati formák, mint természeti értékek közül érdemes megemlíteni a különböző szurdokok, kúpkarsztok, kősáncok meglétét.

A Pécselyi-medence és peremhegyeinek botanikai vizsgálata alapján megállapítható, hogy a terület kiérdemelte a nemzeti parkká minősítést. Növényfajok tekintetében igen gazdag és változatos, de ez a változatosság elmondható a terület földtani felépítésére is. Az eddig megismert természetes vegetációjából 67 faj (amely a fajok mintegy 10 %-a) védett. Ezek közt sok olyan található, melyek a területen igen erős populációval képviseltek. Nagy szerepet játszanak a száraz tölgyesek és karsztbokorerdők. Bennük nagy tömegben él a nagyezerjófű (Dictamnus albus), a madárfészekkosbor (Neottianidus avis) és a bíboros kosbor (Orchis purpurea). Jellemzőek a jelentős területet fedő sztyeprétek, amelyek a legtöbb botanikai értéket rejtik: tavaszi hérics (Adonis vernalis), leánykökörcsin (Pulsatilla grandis), fekete kökörcsin (Pulsatilla pratensis), stb. Vízfolyásokban gazdagabb helyeken védelemre érdemes forráslápmaradványok, magassásos élőhelyek és kiszáradó láprétek maradtak fenn.

A Pécselyi-medencében a terület nagyságához képest rendkívül gazdag cincér- és futóbogárfaunát találtak, melyek közül több a hazai bogárvilág ritkaságának számítanak. Ezek közé tartozik az Arias díszbogara (Kisanthobia ariasi), mely a Balaton-felvidék "legértékesebb" faja, hosszú ideig ez volt az egyetlen ismert élőhelye. Megtalálható a mandulacincér (Lioderina linearis), mely hazánkban a Balaton-felvidék elhagyott mandula-ültetvényeiből ismert. A területen összesen 112 futóbogárfaj, köztük a védett aranyos bábrabló (Calosoma sycophanta), a bőrfutrinka (Carabus coriaceus), illetve 100 cincérfajt, köztük a védett diófacincér (Megopis scabricornis), borókacincér (Phymatodes glabratus), is megtalálható. Összességében a területen a védetté nyilvánított bogarak egyharmada jelen van. Mintegy 81 gerinces állatfaj található a medencében. A kétéltűek és hüllők közül többek között megemlíthető a pettyes gőte (Triturus vulgaris), a barna varangy (Bufo bufo) és a zöld gyík (Lacerta viridis). Az ornitológiai kutatások számos védett madárfaj jelenlétét is igazolták.