El valle que hoy contemplamos, con 13 km de longitud, es resultado de diversos procesos de erosión, destacando el ejercido por las lenguas de hielo que se sucedieron durante las glaciaciones del Pleistoceno. Tras la retirada de los glaciares, la acción erosiva del agua en superficie y subterránea, continuaros modelando las rocas calizas del macizo de Monte Perdido.

El río Arazas surca todo el valle, desde la cascada Cola de Caballo hasta el puente de los Navarros, donde se encuentra con río Ara.  Durante su camino ha labrado cañones, pozas y una sucesión de cascadas que atraen a miles de visitantes.

Con un desnivel que supera los 2.000 m entre su punto más elevado y el más bajo, Ordesa posee un perfil en "U", fruto de la acción erosiva de los glaciares. Todo el enmarcado por inmensos paredones rocosos y una sucesión de fajas horizontales, siendo la Faja de Pelay y la Faja de Las Flores las más conocidas. 
También destaca la presencia de diferentes relieves geológicos, como los circos de Carriata o Cotatuero, así como el Tozal del Mallo, Mondarruego, Gallinero o Fraucata.

Además del protagonismo de la roca y el agua, destacan sus espléndidos bosques. En las cotas más altas predominan las formaciones de pino negro, adaptadas a condiciones extremas. A menor altitud, la vegetación se vuelve más densa: en las laderas soleadas crecen bosques de pino silvestre y abetos, como los de Cotatuero, mientras que en las zonas umbrosas son frecuentes los hayedos, como en Turieto.