Localizada no Douro Litoral, na margem esquerda do Rio Douro, a Serra de Montemuro é um imponente conjunto montanhoso com vertentes abruptas e relevo vigoroso. A sua altitude máxima é atingida aos 1.381 metros, conferindo-lhe uma inigualável beleza e riqueza paisagística e morfológica, numa região escassamente conhecida e explorada.
Esta serra delimita-se, a Norte, pelo Rio Douro, estabelecendo a fronteira com a Serra do Marão; a Oeste pelo Rio Paiva, que a separa do Maciço da Gralheira; e a Sudeste por Castro Daire, Lamego e Régua, abrangendo os concelhos de Resende, Lamego, Castro Daire e Arouca (os maiores aglomerados populacionais), devido à sua grande extensão territorial.
Do ponto de vista estrutural, a Serra de Montemuro integra-se, juntamente com o Maciço da Gralheira e a Serra do Caramulo, nas Montanhas Ocidentais do Portugal Central.
A Serra de Montemuro apresenta uma das orientações mais curiosas de todas as serras portuguesas: do Rio Douro às Portas de Montemuro a sua orientação é Nordeste/Sudoeste e, a partir daí, a serra toma uma orientação aproximadamente perpendicular à anterior, isto é, Noroeste/Sueste.
É precisamente nesta curvatura da serra, junto às Portas de Montemuro, que nasce o rio menos poluído da Europa, o Rio Bestança.
A variedade das formas graníticas da Serra de Montemuro constitui um excelente factor de valorização da paisagem, impondo-se como elemento patrimonial de significativa importância, levando a que diversos turistas visitem a serra ao longo do ano.
A Serra de Montemuro faz parte da 1ª fase da lista nacional de sítios da Rede Natura 2000. Está classificada como BIÓTOPO CORINE, com designação de Serra do Montemuro/Bigorne.
Na descrição que o Instituto da Conservação da Natureza e da Biodiversidade (ICNB) faz, destaca-se a grande biodiversidade, resultado do bom estado de conservação dos vários tipos de habitat que aí se encontram representados.
Alguns deles de considerável valor conservacionista, como as turfeiras activas e, mais concretamente, a vasta comunidade de vertebrados, da qual fazem parte inúmeras espécies com estatuto de ameaça, como, por exemplo, o lobo. A Serra de Montemuro é um dos últimos refúgios desta espécie a Sul do Douro.