El medio físico
Macizo montañoso de formas abruptas y escarpadas, que forma parte de las Cordilleras Béticas, siendo los materiales dominantes calizas, dolomías, areniscas, margas y yesos.
El Parque puede considerarse dividido en dos sectores separados por el Barranco del Mulo, uno oriental donde se encuentran las cumbres más elevadas (La Pila con 1.264 metros y Los Cenajos con 1.200) que dominan un paisaje escarpado; y otro occidental más amplio, con el Caramucel que se eleva a 1.023 metros de altitud.
Los procesos naturales erosivos producen paisajes espectaculares en esta Sierra, siendo el más reconocido, la erosión que sufre la ladera meridional, propiciada por las fortísimas pendientes y un sustrato de naturaleza margosa, pudiéndose observar en esta zona todo el proceso, desde sus inicios con la formación de pequeñas cárcavas, hasta los 'bad lands' de la base.
Los límites actuales y normas de gestión del Parque Regional vienen definidos por el Plan de Ordenación de los Recursos Naturales (PORN), aprobado inicialmente en marzo de 1998, y definitivamente en el Decreto nº 43/2004 de 14 de mayo. En total, este Espacio Natural Protegido cuenta con 8.836 hectáreas.
La Sierra de la Pila es uno de los espacios regionales propuestos como Lugar de Importancia Comunitaria (LIC), susceptible de ser incorporado a la Red Natura 2000.
Fauna
Destacan las aves, siendo las rapaces como el águila real, halcón peregrino, o búho real las más sobresalientes. El Parque incluye un área declarada Zona Especial de Protección para las Aves (ZEPA) para la chova piquirroja (Phyrrohocorax phyrrohocorax), que instala sus colonias en fisuras y oquedades de las rocas.
En los espacios forestados de las laderas de umbría podemos observar rapaces forestales como el azor, gavilán, ratonero común y el alcotán.
Los matorrales y cultivos abandonados son el reducto de especies como el alcaudón real, la perdiz roja y las currucas.
Entre los mamíferos encontramos el ratón moruno, la musaraña y el lirón careto. Entre los carnívoros el tejón, garduña, gato montés o la gineta son algunas de las especies indicadoras de la riqueza faunística de esta sierra.
Vegetación
Destaca la presencia de carrascales, sabinares y pinares, acompañados de un conjunto de especies, entre las que se encuentran numerosos endemismos ibéricos del sureste español. Muchas de las especies que podemos observar están protegidas en la Región de Murcia, destacando el palmito, madroño, enebro, sabina, lentisco, cornicabra, carrasca, aladierno y espino negro. Los bosques de carrasca, se presentan en manchas aisladas en las umbrías y cumbres de los Picos de la Pila y los Cenajos. El pino carrasco domina la vegetación arbórea, favorecido por las distintas repoblaciones realizadas.