Цей масив знаходиться на території таких областей, як: Закарпатська і Івано-Франківської, а також частково зачіпляє територію Румунії. На території масиву розташований природній резерват Лисичий-Струнжен, який був заснований у 1912 році, як перший заповідник у Карпатах.

Геологічно даний масив складається із кристалічних гнейсів, сланців, слюди та кварцу, а також мармуроподібного вапняку. Місцями вони змінюються скелями та виходами флішу. Характерними є глибокі долини та скелясті гірські хребти і вершини, що були сформованими льодовиками. Про це свідчить кари, нівальні ніші та морени. Тому Мармарос ще називають Гуцульськими Карпатами

Близько 60% лісових площ вкриті природними лісами; майже половина із них - праліси. Найбільшу частку складають чисті та мішані смерекові праліси, супроводжувані мішаними буковими пралісами. Останні переважно ростуть на південних схилах та ґрунтах, багатих на вапняк. На нижчих висотних рівнях домінують листяні та мішані ліси із бука, смереки, ялиці, ільма гірського та граба. На скелястих ґрунтах ростуть невеликими площами буково-яворові та буково-ясеневі, а також, місцями буково-смерекові ліси. Однак, найбільшу площу займають смерекові ліси, частково змішані із буком та ялицею. На вищих висотних рівнях ростуть чисті смерекові ліси. Верхня межа лісу знаходиться між 1600 і 1700 метрів над рівнем моря. Часом зустрічаються деревостани сосни гірської, які із висотою змінюються альпійськими луками. Досить поширені є чагарники рододендрону східнокарпатського, чорниці, брусниці та лохини.

У субальпійському та альпійському поясах зустрічається цілий ряд рідкісних рослин: тирлич жовтий (Gentiana Lutea), тирлич плямистий (G. punctata), нарцис вузьколистий (Narcissus poeticus ssp. radiiflorus), сон білий (Pulsatilla alba), рум’янок карпатський (Anthemis carpatica), первоцвіт малий (Primula minima), У лісовому поясі це - дзвіночок карпатський (Campanula carpatica), скополія карніолійська (Scopolia carniolica) і лілія лісова (Lilium martagon).

Тваринний світ Мармароського масиву типовий для Українських Карпат. Крім того, тут осіли види, які пристосувались до суворих умов високогір’я. На кам’яних розсипах живуть, наприклад, нориця снігова (Chionomys nivalis) і альпійська тинівка (Prunella collaris), які обидві занесені до Червоної книги України. Тільки на території Мармароського масиву можна зустріти рідкісного сокола-сапсана (Falco peregrinus). У заповіднику гніздяться також горіхівки (Nucifraga caryocatactes), які лише поодиноко зустрічаються в інших районах.

У Мармароському масиві збереглися сприятливі умови для повторного заселення бабака (Marmota marmota) та серни (Rupicapra rupicapra). Наприкінці XIX - на початку XX ст. ці види були повністю винищені в Українських Карпатах. Тут зустрічалися карпатські підвиди серни (R. rupicapra rupicapra) та бабака (Marmota marmota latirostris). Карпатський підвид серни і досі широко розповсюджений у Румунських Карпатах. Тому знайти тварин для перезаселення не складало б проблем. Для бабака передумови перезаселення виглядають складнішими. Їх карпатських підвид зберігся сьогодні лише в небагатьох малих популяціях у Високих Татрах. Щоб не створити загрози для цих популяцій, забір тварин мав би бути особливо ретельно підготовленим. Добре сплановане переселення, доповнене дієвою охороною тварин на місці їх випуску, могли б підвищити шанси виживання цього підвиду. У Румунських Карпатах у 1973 році була здійснена спроба переселення бабаків із Альп (М. marmota marmota). Однак, допоки існує первинний карпатський підвид, вводити неаборигенний підвид - не найкраще вирішення проблеми.

Мармароський масив входить до 30 районів усієї карпатської гірської системи, які є особливо важливими для збереження біологічного різноманіття. Тому існує плани розширення Карпатського біосферного заповідника і навіть заснування спільного із Румунією біосферного резервату "Мармароські гори".