Denominado "Capital de la Biodiversidad del Perú", el departamento de Madre de Dios es uno de los más impresionantes lugares de biodiversidad del planeta. Hábitat de un vasto número de especies como aves, mariposas, mamíferos, plantas e insectos, es también el hogar de numerosos grupos indígenas, algunos de los cuales aún hoy se mantienen fuera de contacto con otras colectividades. El sur del departamento está constituido por una extensa selva montañosa que desciende hasta formar vastas extensiones de selva baja en el centro y norte de su territorio. La capital del departamento y su ciudad más grande, Puerto Maldonado, es el centro económico y político de la región y la puerta de entrada hacia los parques nacionales y las reservas naturales que este departamento alberga.

El Parque Nacional del Manu es uno de los más grandes e impresionantes del país, con una de las selvas tropicales más ricas y con el récord del número de especies de aves vistas en un solo día. Aquí se puede ver muchas especies en peligro como jaguares, osos de anteojos, mono araña negro y tigrillo. La Reserva Nacional Tambopata-Candamo es también conocida por su riqueza en especies, con el mayor número de especies de mariposas y la más grande colpa de la amazonía peruana. La única región peruana de sabana húmeda se encuentra protegida en el Parque Nacional de Bahuaja Sonene, hogar del oso hormiguero gigante, de la nutria de río, del perro selvático y de otras especies únicas.

El departamento tiene además dos hermosos lagos, Sandoval y Valencia, hábitat de numerosas especies como peces, plantas exóticas, tortugas, tucanes, caimanes, tapires y otras.