Il est situé dans la province géologique de Grenville du Bouclier Canadien. Son assise rocheuse est de nature cristalline et son sol est formé de dépôts glaciaires de till. C’est la présence de ses montagnes arrondies par le temps combiné à ses nombreux escarpements rocheux et champs de blocs erratiques, cadeaux de la dernière glaciation, qui donne au Parc son caractère particulier.
Il contient deux lacs, soit le lac du Mont-King et le lac Amigo, mais également plusieurs milieux humides et cours d’eau. Le Parc se trouve dans le domaine bioclimatique de l’érablière à bouleau jaune. La grande variété de dénivelés sur le territoire, passant de très plat à très montagneux, apporte une grande diversité de types d’habitats. En effet, un inventaire floristique effectué en 2012 a recensé pas moins de 15 types de groupements végétaux, allant de l’érablière à bouleau jaune à la sapinière en passant par le marais et la prairie humide. Ce même inventaire a identifié 211 espèces végétales vasculaires, dont 4 espèces à statut précaire, soit la matteuccie fougère-à-l ’autruche, l’adiante du Canada, l’uvulaire à grandes fleurs et l’asaret du Canada. Ces espèces ne sont pas rares, mais sont désignées vulnérables à la cueillette.
Chez les mammifères, on y a entre autres observé le cerf de Virginie, le renard roux, le porc-épic, l’écureuil roux et même à l’occasion l’ours noir et le coyote. Les reptiles et les amphibiens sont aussi très bien représentés. Parmi ceux-ci on peut nommer la grenouille des bois, le crapaud d’Amérique, la rainette versicolore, la couleuvre rayée et la salamandre à deux lignes. Deux espèces à statut précaire ont été observées sur la propriété, soit la grenouille des marais et la couleuvre à collier. Toutes deux ont un statut d’espèce susceptible d’être désignée menacée ou vulnérable au Québec. Pour ce qui est des oiseaux, la grande diversité des peuplements forestiers et des types d’habitats fait qu’il est possible d’observer une belle diversité d’espèces. Par exemple, le grand pic, le pic chevelu, le troglodyte des forêts, la gélinotte huppée, la grive solitaire, la chouette rayée, la buse à épaulettes, le faucon émerillon plusieurs espèces de parulines dont la paruline du Canada qui a un statut d’espèce susceptible d’être désignée menacées ou vulnérables au Québec. Plusieurs oiseaux aquatiques peuvent aussi être rencontrés comme le canard colvert, le harle huppé, le plongeon huard, le canard branchu et le grand héron.
Une chênaie boréale est une forêt où le chêne rouge domine. Au Québec, les chênaies boréales sont généralement répertoriées dans le sud-ouest de la province. Au Parc régional Val-david-Val-Morin, nous avons la chance d’en abriter deux, ce qui est plutôt exceptionnel à nos latitudes. Ces deux chênaies se trouvent sur les sommets des monts Césaire (secteur Dufresne) et McMaster (secteur Far Hills). Le chêne rouge est une espèce plutôt intolérante à l’ombre et affectionnant les sols minces à drainage rapide. Il va donc très bien prospérer en sommet de montagne et sur les versants sud. Les chênaies boréales sont souvent issues de feux de forêts car ceux-ci éliminent la compétition. Le chêne rouge peut vivre jusqu’à 300 ans. Il peut atteindre près de 30 m de hauteur et 90 cm de diamètre. Certains chênes du Parc ont un diamètre de plus de 70 cm et une étude effectuée en 2012 a évalué qu’ils avaient entre 120 et 180 ans. Ils auraient donc commencé à pousser dans les années 1830.
L’héronnière du lac Amigo constitue un élément clé pour l’ornithologie et la biodiversité globale de la réserve naturelle. Les milieux humides qui ceinturent le lac forment un écosystème d’une grande richesse où cohabitent de nombreuses espèces animales. Les insectes et autres petits organismes qui y abondent jouent un rôle fondamental en tant que base de la chaîne alimentaire de cet écosystème. Ils fournissent une source de nourriture essentielle pour les oiseaux, les grenouilles et autres petits animaux fréquentant le lac. On y observe également une diversité d’espèces de canards, notamment le Canard noir, le Canard colvert, le Fuligule à collier, le Harle couronné et le Canard branchu. Bien que de petite taille, le lac Amigo et sa lisière abritent deux espèces en péril au Québec : la grenouille des marais et la Paruline du Canada.
Cependant, une tempête de vent (derecho) a causé la chute de la majeure partie des nids composant la héronnière. Malgré cela, le site demeure juridiquement reconnu comme une héronnière, et bénéficie d’une protection légale, puisqu’il a hébergé au moins cinq nids actifs au cours d’une des cinq dernières années.