Le parc Madidi se caractérise par l’exceptionnelle richesse de l’écosystème avec une grande variété de faune et de flore. En effet, c’est le plus important réservoir naturel de Bolivie et l’une de plus importantes ressources génétiques de la planète. Le fabuleux paysage naturel est également très diversifié : les terres hautes et les glaciers de la cordillère des Andes, les lacunes de haute altitude, les vallées profondes, les rochers escarpés, les canyons, les chutes d’eau et fleuves aux cours capricieux. L’hydrographie de la zone dépend du bassin amazonien, le sous-bassin du fleuve Beni, avec des fleuves importants comme le Madidi, Madre de Dios, le Tuichi, le Heath et Quendeque.
La faune: Le parc abrite plusieurs centaines d’espèces d’oisieaux dont l’aigle (Oroaetus isidori), le tunqui (Rupícola peruviana), la harpie (Harpía harpija). On trouve aussi quelques espèces endémiques comme l’Oreotrochilus adela, Aglaeactis pamela et Grallaria erithroys.
Parmi les mammifères, on a répertorié 45 espèces dans le secteur amazonien, 8 espèces de primates, des cerfs, etc. Parmi les 20 espèces d’amphibiens, on trouve le Caimán yacare, le Paleosuchus trigonatus et le Podocnemis unifilis.