Naturparken ligger i historisk sammenhæng på skillelinien mellem de sydvestlige landbrugssletter og de nordøstlige skove i Nordsjælland. Der lå allerede skove og uberørte overdrev omkring Øvre Mølleådal, da landets øvrige skove var misrøgtede, fordi den i 1700-tallet var en del af kongens vildtbane og jagtrevir. Området, som indtil 2006 dannede grænseområde mellem to amter og seks kommuner, har på grund af tunneldalenes bratte skrænter og vådområder været et relativt utilgængeligt udkantsområde for det moderne samfunds landbrugsmaskiner og anlæg. Det skyldes istidens usædvanlige erosion og forskelligartede aflejringer på netop dette sted, som samtidig har resulteret i en rig variation af landbrugsland, overdrev, skove, enge, moser, åer og søer med forskelligt kalkindhold og vandtilførsel fra skrænternes kildevæld, der skabte vigtige rigkær – dvs. mulighed for meget større biodiversitet på dette sted end normalt. Det forstærkes af, at vandkvaliteten er særdeles god på grund af få belastende landbrugsvirksomheder og nærheden af vandskellet.
70% af Naturparken er fredet eller fredsskov. Der er 8 omfattende fredninger og en række mindre. Af større søer er der Farum Sø, Bastrup Sø og Buresø. Vådområdernes omgivelser præges af skove, afgræsning, høslæt og 5 store økologiske landbrug, som skaber et forbedret vandmiljø.
Naturparken indeholder 9 statsskove: Ryget Skov, Ganløse Orned, Nyvang, Terkelskov, Farum Lillevang, Ganløse Eged, Krogenlund, Uggeløse Skov og Slagslunde Skov. Desuden indgår et lille hjørne af Nørreskoven, som skaber stimæssige og biologiske forbindelser til Hareskovene og Furesø-området. I 2018 blev alle Naturparkens østlige skove udpeget som en del af Danmarks naturskove.
Naturparkens akse (Mølleåens tunneldal og omgivelser) er et stort EU Natura 2000-område med udpegning af hele 16 forskellige beskyttelsesværdige naturtyper, som var typiske i skov, mose, eng og overdrev i det gamle danske landskab – hertil kommer habitat for 9 dyre- og plantearter. De er trængt tilbage andre steder af det moderne samfunds anlæg, forurening og effektive landbrug. Her er de bevaret på grund af geologien, den afsondrede beliggenhed i tunneldalene og den tidlige fredning. Derfor kunne tidligere miljøminister Karen Ellemann Jensen i et videointerview i Lokalavisen 27/1 2011 om Ring 5 konkludere om Naturparken: “Konkret er det uerstattelig natur.”
Læs mere om områdets karakter i Naturparkens Venners artikler om “Naturparkens natur (inkl. Natura 2000)” og “Statsskovene” samt Miljøministeriets “Natura 2000 basisanalyse 2016-2025” for Natura 2000-område 139.