Die Region Madrid wird in ihrem nördlichen Bereich durch eine natürliche Barriere, die Sierra de Guadarrama begrenzt, die Bestandteil des Sistema Central ist und mit dem 2430 m hohen Berg Peñalara ihren höchsten Punkt erreicht.
Die Gebirgskette weist je nach Höhenlage drei klar voneinander differenzierte Ökosysteme auf.
Der Baumbestand ist in diesen durch die Temperatur gekennzeichneten Höhengraden deutlich eingeschränkt, während die Tierwelt an die Wetterunbilden besser angepasst ist.
Östlich schließt sich die Sierra de Gredos an und westlich liegt Somosierra. Flaumeichen, Pinienwälder und Gestrüpp bilden die Vegetation der Sierra de Guadarrama, in denen eine reiche Fauna, u.a. Wildschweine, Rehe, Füchse, Wildkatzen und verschiedene Adlerarten beheimatet ist.

Zwischen 1200 und 1600 Metern sind Flaumeichen anzutreffen, es dominieren die Laubbäume.
Weiter unten gedeihen Steineichen und über 1600 m bis 2100 wächst die Hochgebirgskiefer, konkret die Gemeine Kiefer, die sich am besten an die in dieser Höhe herrschenden niedrigen Temperaturen anpasst.
Auf Höhen über 2000 m findet man nur noch Hochgebirgsdickicht und Gebüsch.

Um die Zerstörung dieser Naturlandschaft, in der 234 Wirbeltierarten leben, von denen 169 unter Naturschutz stehen, zu vermeiden, ist geplant, sie zum Naturschutzgebiet zu erklären, um so die Tier- und Pflanzenwelt bewahren zu können. Es existieren bereits zwei Naturschutzgebiete, auch wenn diese keinen nationalen Charakter haben: der 780 ha umfassende Naturschutzpark von Peñalara und der Parque Regional de la Cuenca Alta del Manzanares (Regionalpark des Oberlaufs des Manzanares) mit 52.796 ha, der im Nordwesten der Region liegt.
Der Vielfalt an Raubvögeln und Aasfressern steht eine ebensolche Mannigfaltigkeit an Pflanzenfressern gegenüber: Hirsche, wie Damhirsche und Rehe sowie andere große Tiere, wie Wildschweine und Bergziegen, ohne die Kaninchen, Eidechsen und Waldmäuse zu vergessen, die von diesen Vögeln gefressen werden.
In den niedrigeren Gebirgslagen wachsen Steineichen, Wacholder, Zistrosen, Thymian, Ginster und Schopflavendel, aber auch Eschen und Weiden; weiter oben werden diese von Flaumeichen und Kiefern abgelöst, um in den höchsten Lagen Heidekraut und Gestrüpp bzw. Bergwiesen Platz zu machen.

Die interessantesten Stellen der Sierra de Guadarrama befinden sich in La Cabrera, La Pedriza, dem Quell des Flusses Lozoya in der Lagune von Peñalara und den Gebirgskämmen von Canencia und Morcuera. In dieser Gebirgskette liegen die Berge Carpetanos, Cuerda Larga und die Sierra de la Morcuera, Navacerrada, Siete Picos, Montón de Trigo, Peña del Oso, Pasapán und die Sierra de Malagón.
Die höchsten Berge sind Peñalara (2430 m), Cabeza de Hierro Mayor (2383 m) und La Maliciosa (2.227 m).
Zu den schönsten Orten des Parque Regional de la Cuenca Alta del Manzanares (Regionalpark am Oberlauf des Manzanares) gehört La Pedriza, Naturschutzgebiet seit 1930. Mitten in der Sierra de Guadarrama gelegen, ist es eine der Gegenden, die von den Freunden des Bergsports besonders gern besucht werden. Der Flug des Gänsegeiers auf seiner Suche nach Aas ist eine der typischen Bilder in diesem Gebiet, wo die Härte des Klimas die Wälder verdrängt hat und nur Zistrosen, Schopflavendel, Heidekraut und Goldregen gedeihen lässt.