Từ đường 15C lịch sử qua thị trấn Cành Nàng, huyện Bá Thước đến cuối xã Phú Lệ, huyện Quan Hoá nối với đường 47 đi về bản Lác, huyện Mai Châu tỉnh Hoà Bình đã chia cắt Pù Luông thành hai hệ sinh thái khác biệt với một bên là hệ sinh thái núi đá vôi và một bên là hệ sinh thái núi đất.
Diện tích 17.662ha, khu bảo tồn có hệ sinh thái rừng, hệ động thực vật phong phú, đa dạng về số lượng và chủng loại với 598 loài động vật thuộc 130 họ động vật có xương sống, trong đó có 51 loài quý hiếm (gồm 26 loài thú, 5 loài dơi, 6 loài chim, 5 loài cá nước ngọt, 6 loài bò sát)...
Đặc biệt tại đây hiện là nơi cư trú của Báo gấm, Beo lửa, Hươu sao, Gấu ngựa và Sơn Dương, hàng chục đàn Voọc quần đùi trắng - một loài linh trưởng quý hiếm với số lượng lên đến hàng trăm cá thể. Hệ thống đá Kast của hệ sinh thái núi đá vôi còn lưu giữ nhiều hang động với dáng vẻ huyền bí của tự nhiên. Các khu, hệ thực vật với các loài phong lan quý hiếm đã tạo ra cho các khu rừng những cảnh sắc mà không phải khu rừng nào cũng cũng có được.
Bên cạnh sự đa dạng về cảnh quan thiên nhiên, nơi đây còn đa dạng về bản sắc văn hoá của cộng đồng người Thái làm cho Pù Luông mang vẻ đẹp độc đáo riêng có của mình.
Nằm giữa rừng đại ngàn là các bản Son, Bá, Mười của xã Lũng Cao, huyện Bá Thước. Với độ cao trên 1.000m và rừng già bao quanh nên nơi đây có khí hậu lý tưởng, một ngày có bốn mùa và nhiệt độ không vượt quá 20oC
Đến Pù Luông vào tháng 5 và tháng 10, du khách sẽ được chiêm ngưỡng những thửa ruộng bậc thang lúa chín vàng trải dài trên các triền núi. Các loại rau quả như bầu bí, su su, rau cải… đơm hoa kết trái quanh năm hương vị đặc biệt thơm ngon.
Với những đặc điểm nổi bật, khu bảo tồn thiên nhiên Pù Luông được đánh giá là khu bảo tồn thiên nhiên có giá trị về khoa học, kinh tế xã hội và du lịch sinh thái.