Geologia
A Serra da Estrela é dominada pela ocorrência de rochas graníticas, com idade compreendida entre os 340 - 280 milhões de anos, que se encaixam nos metassedimentos de idade Precâmbrica-Câmbrica, entre os 500 - 650 milhões de anos, relativos ao Complexo Xistograuváquico.
Em épocas mais recentes, os agentes de erosão levaram à formação de depósitos sedimentares, alguns dos quais com características muito particulares, como os provocados pela acção dos glaciares, à cerca de 20.000 anos.

Geomorfologia
A Serra da Estrela é constituída por planaltos alongados na direcção Sudoeste-Nordeste. As altitudes mais elevadas encontram-se do lado Sudoeste, no chamado Planalto da Torre, onde se atinge a maior altitude de Portugal continental, a 1993 metros. As altitudes vão diminuindo gradualmente para Nordeste, até que, por alturas da Guarda, a montanha quase se confunde com os planaltos da Beira Transmontana.

Hidrologia

Nascentes e fios de água, bem como inúmeras linhas de água de carácter torrencial, abundantemente alimentados pelos ventos húmidos de Oeste, multiplicando-se pelo interior do maciço, fazendo do mesmo, o grande castelo de água das Beiras. Três importantes rios portugueses - o Mondego, o Zêzere e o Alva - nascem na Serra da Estrela.

Clima
Os padrões de distribuição de temperatura e da precipitação na Estrela são muito complexos, devido às diferentes influências do clima Temperado e Mediterrânico e da proximidade do Atlântico e do interior da Península Ibérica. Estes processos são intensificados ou enfraquecidos pelo relevo, pelo efeito altitude, orientação e "efeito barreira".
Normalmente, a velocidade do vento e a precipitação aumentam, enquanto a temperatura desce, com o aumento da altitude.