Les parcs nationaux ont vocation à constituer un réseau représentatif des écosystèmes les plus emblématiques de France. Ces territoires sont exceptionnels, du fait de leur géologie, leur diversité biologique, leurs activités humaines et leurs paysages. Le Parc national de forêts est le plus récent des onze parcs nationaux français et l'unique Parc national consacré aux forêts ; la forêt feuillue de plaine n'était jusqu’ici pas représentée dans la famille des parcs nationaux français.
Le territoire du Parc national de forêts, situé entre Champagne et Bourgogne, se singularise par sa riche diversité de milieux naturels alors que son socle géologique calcaire est relativement homogène. Il abrite ainsi près du tiers des milieux naturels régionaux, certains revêtant même un caractère emblématique du fait d’un développement sur le territoire parfois d’autant plus remarquable qu’il peut être absent du reste des régions.
L’importante couverture forestière comprend des hêtraies aux tempéraments extrêmes : certaines sont sèches alors que d’autres ont un caractère montagnard. A leurs côtés, les combes abritent de riches chênaies-frênaies et certains cours d’eau de remarquables aulnaies-frênaies.
Autres habitats forestiers, les érablaies sur blocs rocheux et autres secteurs de lapiaz participent également à la richesse en milieux rocheux, comprenant notamment des éboulis et falaises, habituellement peu fréquents en plaine.
Milieux pouvant présenter un caractère intraforestier, voire un caractère rocheux quand ils sont sur dalles calcaires, le territoire accueille aussi une importante diversité de pelouses sèches. Elles constituent des habitats particulièrement singuliers et riches, refuges d’espèces à affinité méridionale dont de nombreuses orchidées.
Pour autant, l’eau est également un élément important du patrimoine naturel, creusant des combes et des vallées au sein du plateau. La situation du territoire en tête de bassin versant, aux sources d’importantes rivières, concourt à une riche biodiversité qui interagit avec la forêt.
L’eau, la géologie, le climat et la biodiversité du territoire permettent encore la présence unique en plaine de marais tufeux qui sont d’autant plus typiques qu’ils prennent la forme de marais de pente.
Enfin aux lisières de la forêt, les vallées accueillent des milieux ouverts généralement à vocation agricole, dont d’emblématiques prairies de fauche à Narcisse des poètes.