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.

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.

Na descrição sobre a Serra de Montemuro, Instituto da Conservação da Natureza e da Biodiversidade (ICNB) destaca 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.

As condições climáticas desta serrania, aliadas à sua morfologia e grandiosidade, condicionaram o seu desenvolvimento, não permitindo, ao longo dos tempos, a fixação da população, sendo aqui particularmente sentido o fenómeno da desertificação humana dos espaços rurais portugueses. Assim, são característicos os Invernos rigorosos com temperaturas negativas, com a temperatura média a anual de 12,5°C, e ventos moderados em todas as estações. O seu clima é geralmente húmido devido ao armazenamento das águas por parte do solo na estação invernal. O nevoeiro, também é característico desta serra, tratando-se de um nevoeiro, pouco espesso, predominando na Primavera, no Outono e no Inverno, preferencialmente, de noite e ao amanhecer.

Na Serra de Montemuro existe um conjunto de infra-estruturas de apoio às actividades de lazer: miradouros, que permitem a apreciação da paisagem: espelhos de água, na maior parte dos casos proporcionados pela construção de empreendimentos hidroeléctricos, como é o caso da Barragem de Freigil, parques de lazer, e praias fluviais ao longo dos rios Paiva e Bestança.