В 1921 году леса Валдайского края были объявлены неприкосновенными, и был создан Валдайский заповедник. Однако во время Великой Отечественной войны его пришлось закрыть, и после окончания военных действий парк не был восстановлен. Поэтому до конца 80-х годов здесь находились охраняемые ракетные боевые позиции, благодаря чему леса сохранились в своем первозданном виде.
Большая часть территории Валдайского парка — около 90% — покрыта лесами, где произрастают как лиственные, так и хвойные породы: сосны, ели, березы, осины. Среди редких видов растений, произрастающих на Валдае, можно выделить печеночницу благородную. В общей флоре парка более 700 видов растений, из которых 14 находятся в Красной книге, а 32 считаются редкими.
Животный мир парка также обладает разнообразием. Здесь встречаются медведи, кабаны, лоси, волки, а также редкие виды птиц, включая беркутов, орланов-белохвостов и черного аиста. Общее количество видов птиц в Валдайском национальном парке составляет около 145.
В парке насчитывается около 70 озер и 20 рек, что объясняет прозвище «колыбель российских рек» для Валдая. Самые крупные озера здесь: Валдайское, Велье, Селигер и Боровно. Реки, берущие начало на Валдае, впадают в Балтийское и Каспийское моря.
На территории парка находится множество исторических памятников, таких как места стоянок славянских племен VII–VI веков до нашей эры, городища, курганы и сопки. Среди архитектурных достопримечательностей выделяется Иверский Богородецкий Святоозерский мужской монастырь, основанный на озере Валдайском в 1653 году патриархом Никоном, а также церковь Екатерины, построенная Николаем Львовым в XVII веке.