Situato nella zona di transizione tra la steppa arida della Patagonia argentina e le foreste temperate di faggi meridionali della Patagonia cilena, Parque Patagonia comprende un array di ecosistemi tra cui praterie, foreste ripariali e zone umide.
Le praterie steppiche secche della Patagonia argentina sono caratterizzate da precipitazioni minime, venti freddi e secchi e terreno sabbioso.Le montagne andine bloccano l’umidità dal fluire verso ovest, creando questa regione arida.Un certo numero di piante sono state in grado di adattarsi a questo ambiente duro, tra cui arbusti come calafate, quilembay e yaoyín,e erbe ciuffo come flechilla e coirón poa. Queste praterie supportano animali resistenti come la civetta scavatrice, la volpe grigia,tuco-tuco, mara, armadilli, varie specie di aquila e falco e predatori chiave di volta come il puma.Una vasta gamma di animali prosperano nella periferia più abitabile del deserto e intorno a laghi effimeri formati dal runoff delle Ande, dove possono crescere alberi ed erbe acquose più nutrienti.
Spostandosi verso ovest e salendo il gradiente verticale delle Ande, la flora e la fauna del parco cambiano notevolmente.Il paesaggio inizia a trasformarsi in foreste, che consiste principalmente di tre specie del genere del faggio meridionale (Nothofagus): lenga, ñire e coiue. Qui, le precipitazioni possono essere molto alte, generando fitte foreste, piene di nutrientida lettiera alta. Queste foreste ospitano 370 generi di piante vascolari, che sono vitali per la sopravvivenza della fauna circostante.Alcuni mammiferi significativi includono il cervo huemul in via di estinzione, il puma,la volpe rossa e varie specie di pipistrelli. Le foreste del Parque Patagonia contengono anche un’alta diversità di specie di uccelli tra cui il condor andino, il picchio di Magellano, l’anatra dagli occhiali,il cigno dal collo nero, il gufo pigmeo, l’ibis dalla faccia nera, il fenicottero cileno, il negrito australe, la pavoncella meridionale e una serie di anfibi e rettili.
In tutta la Patagonia,il guanaco, un grande camelide che è un parente selvaggio del lama, è il più abbondante herbivore.It si nutre del 75% di tutte le specie vegetali nella steppa della Patagonia.Il guanaco agisce come una specie chiave di volta: previene il dominio delle specie erbacee, agisce come dispersore efertilizza e ha alti tassi riproduttivi, fornendo cibo per i carnivori locali, in particolare i puma.
Sebbene il parco si trovi sul lato orientale delle Ande, i suoi torrenti e fiumi alimentati da ghiacciai corrono verso l’Oceano Pacifico.La loro acqua blu turchese ospita consistenti popolazioni di pesci nativi come il pesce persico(Percichthys trucha), il pejerrey patagonico (Patagonina hatcheri) e il puyen. Salmone atlantico, così come ruscello, marrone, trota d’arco, sono stati introdotti nella zona.