Środowisko przyrodnicze thumb|Hala Jodłowcowa z kępą szczawiu alpejskiego Pasmo zbudowane jest z piaskowców w strefie płaszczowiny magurskiej. Roślinność ma układ piętrowy, występują piętra: pogórskie, dolnoreglowe, górnoreglowe i kosodrzewiny – to ostatnie tylko na szczycie Pilska, gdzie miejscami zaznaczają się też wychodnie skalne. Wyższe partie gór są z reguły zalesione, ale na polskiej stronie istnieją liczne polany będące pozostałościami dawnych hal pasterskich (m.in. Hala Cudzichowa, Hala Malorka), a w wielu miejscach pola i zabudowania miejscowości wspinają się wysoko na stoki gór. Słowacka część jest całkowicie zalesiona, miejscowości to zazwyczaj typowe łańcuchówki z zabudową skupioną w dolinach cieków, a pola uprawne zajmują tylko dolne stoki gór. Osobliwością są torfowiska na słowackiej stronie przełęczy Bory Orawskie, gdzie utworzono rezerwat Spálený grúnik. Po polskiej stronie istnieją rezerwaty Pod Rysianką i Pilsko. Z wielkoobszarowych form ochrony przyrody funkcjonują słowacki Obszar Chronionego Krajobrazu „Horná Orava” i polski Żywiecki Park Krajobrazowy.