Prolongació del massís de Javalambre en direcció a la mar Mediterrània, la Serra d’Espadà és un ecosistema en el qual es barregen les característiques de les terres interiors, amb climes de muntanya, i de les litorals, d’influència marítima. La proximitat al mar li dóna la humitat que fa possible el seu particular biosistema.

El paisatge està caracteritzat pels rocams de rodenos (gresos ortoquarcítics) rogencs i rosats, sovint coberts de líquens, que formen pedreres i clapisses. Els boscos de sureres (“alcornocs” ) i de pins, que han resistit durant segles els rigors del clima mediterrani, contenen una vegetació d’excepcional singularitat.

La Serra Espadà es caracteritza per ser la zona silícea més extensa del País Valencià. Les muntanyes més emblemàtiques, al nucli axial de la Serra, són d’aquest material triàsic del Buntsandstein. Aquest material data de fa uns 200 milions d’anys, i és característic de terres emergides i desèrtiques amb poca flora i fauna i amb el vent com modelador dels estrats dunars que actualment podem contemplar.

També abunden les calcàries triàsiques del Muschelkalk, així com del Juràsic i Cretàcic, que són materials de terres submergides. En aquests terrenys calcaris hi ha coves i avencs amb estalactites i estalagmites: Cova de l’Estuco, de la Covatilla, etc. També hi ha uns petits afloraments de material primari del Carbonífer en Villamalur i del Pèrmic al peu de les Penyes Altes d’Artana.

La Serra està alineada en direcció nord-est sud-est, el que fa que puga rebre els aires humits de la Mediterrània, i determina que aquesta zona siga especialment plujosa, arribant a comptabilitzar-se en la zona central de l’Espadà una mitjana de 800 mm. anuals, però amb gran irregularitat. A part de la pluja quantificada en els pluviòmetres, té una gran importància en aquest indret la criptoprecipitació, és a dir, aquella humitat no mesurable que resulta altament beneficiosa per a la flora i fauna que allí habita. Són les freqüents boires, les pluges inapreciables que poden caure en tot temps, i les abundants i també freqüents rosades.

L’escarpat relleu determina la variació de les temperatures, existint llocs on difícilment es pot arribar a temperatures negatives, cosa que aprofiten bé els agricultors de la Plana per a conrear els millors cultius de tarongers. En canvi en llocs poc assolellats i ombrívols de l’interior cada any es poden arribar sense gaires dificultats als 10 graus negatius.