La flora de esta sierra se caracteriza por la abundancia de bosques de pino silvestre y la presencia de robledales de rebollo y encinares en zonas más bajas. En las cumbres predominan los pastizales y arbustos de alta montaña. En estos ecosistemas abundan mamíferos como ciervos, jabalíes, corzos, gamos, tejones, varios mustélidos, gatos monteses, zorros y liebres. Hay una gran cantidad de especies de aves acuáticas en los embalses, y grandes rapaces como el águila imperial o el buitre negro, entre otras.
La cercanía a Madrid (60 km) de esta sierra ha hecho que tenga un papel importante en la historia del país. Desde el monte de la Almenara, en Robledo de Chavela, por ejemplo, en el período musulmán de la Edad Media, se encendían hogueras para avisar a Madrid de que se acercaban tropas cristianas. Atravesadas por muchos puertos y hoy en día también por vías ferroviarias, estas montañas tienen una gran afluencia de montañeros y turistas, lo que hace que las infraestructuras para el turismo y los deportes de montaña estén muy desarrolladas, condición peligrosa en ocasiones para el medio ambiente.
