El parque tiene como marco tres volcanes: el Sangay (5.230 m), el Altar (5.319 m) y el Tungurahua (5.016 m). Tal vez el más llamativo por su cono perfecto sea el Sangay, el más meridional de la zona volcánica del norte y uno de los más activos del mundo. Su última erupción empezó en 1934 y continúa hasta hoy. Su nombre viene de Samkay, que en shuar significa “espantar”. El Tungurahua, en cambio, ha entrado violentamente en erupción desde agosto de 1999 y no ha cesado desde entonces de producir fuertes explosiones, flujos piroclásticos y hasta flujos de lava. El nombre Tungurahua viene de las dos palabras kichwas tungur (garganta) y rauray (ardor). El Altar es el único con un nombre en lengua castellana, pero cuyo nombre indígena, Cápac Urcu, significa la montaña sublime, lo que hace honor a su belleza; es el único que está dormido. Quienes practican el andinismo o las caminatas de aventura conocen que el Parque Nacional Sangay es una zona agreste. Tiene una topografía difícil, extremadamente escarpada en algunos sitios, rodeada de valles pero con laderas empinadas, abundantes cerros y muchos picachos rocosos puntiagudos. Pese a los retos que demanda su visita, su paisaje único lo hace muy atractivo.

El parque cuenta con los siguiente senderos:

Sendero Ozogoche. Recorre las lagunas de Ozogoche por una trocha natural de 2 kilómetros.

Laguna Amarilla del Altar. Este sendero conduce al volcán Altar. Son 12 kilómetros con una dificultad entre media a avanzada, dependiendo de si se quiere llegar a la laguna o a la cima del volcán. Para esto último se requiere la asistencia de un guía especializado en alta montaña.

Qhapaq Ñan. Este sendero es la antigua vía de la época prehispánica. Es un camino ancestral que atraviesa el páramo y en su recorrido se observan varios sitios arqueológicos. Sardinayacu. Es un recorrido de 8 kilómetros que puede durar todo un día, hasta el mirador natural del Sangay.

Bosque de Arrayanes. Es un sendero de 3 kilómetros que va desde la unión del río Upano con el río Volcán hasta el río Sardinas. Hay como hacer kayak, pesca y rafting en el río.

Existen vestigios preincaicos y precolombinos que demuestran que esta región estuvo habitada hacia la parte oriental por los guamboyas, canelos y macas, y hacia el lado occidental por los puruháes, cuyos descendientes son las actuales poblaciones Kichwa hablantes de la zona andina del parque. A la llegada de los Incas, los pueblos de la zona oriental no se vieron afectados, mientras que los puruháes tuvieron que resistir. El Sistema Vial Andino o Qhapaq Ñan cruza al sur de la zona de Achupallas y entra en el parque, pasando por la laguna de Culebrillas, para luego salir de sus límites hacia las ruinas de Ingapirca. Durante la Conquista y Colonización españolas, la región oriental fue escenario de la búsqueda de oro; incluso una de las primeras ciudades fundadas se llamó Sevilla del Oro. Los españoles fundaban ciudades, año tras año, que luego eran destruidas por las poblaciones indígenas. Lo cierto es que el oro siempre estuvo ahí, tentando la codicia de gente que llegaba desde lugares muy lejanos.

El parque es uno de los más biodiversos del país, y aunque ya se han hecho investigaciones, todavía no se conocen todas sus especies de flora y fauna. Las condiciones geográficas generadas por la presencia de los tres volcanes en medio de la selva crean varios pisos en las estribaciones, lo que favorece la diversidad de especies animales. El número de registros es de 107 mamíferos, 400 aves, 90 anfibios, 26 reptiles y 17 peces, entre las que destacan algunas especies endémicas como un cuy silvestre y la musaraña del Azuay.
Hay más de 3.000 especies de plantas de las que 586 son únicas del área, incluyendo alrededor de 250 orquídeas. La vegetación del parque va desde zonas de páramo hasta zonas subtropicales, pasando por bosques nublados. En el páramo húmedo se puede encontrar un tipo de helecho singular que crece en el agua, plantas acuáticas, almohadillas y musgos. Los páramos arbustivos tienen, además del pajonal, sigses, suros, chuquiraguas, árboles de papel y kishwares. En el bosque nublado hay musgos, huicundos y orquídeas cubriendo los troncos de árboles como alisos, cedros de montaña y romerillos. Hay arbustos como la taruga, la huagra manzana, el ibilán y la trinitaria. En la zona de transición entre los bosques andinos y subtropicales hay guareas, sandallas y helechos arbóreos. En las partes más bajas y cálidas hay cedro, cinchona o cascarilla, guaba, manzano, y arbustos como la lengua de vaca.

El parque alberga una numerosa población de osos andinos, tapires de montaña, pumas, conejos, lobos de páramo, chucuris, venados y puercoespines. En las partes más bajas hay jaguares, ocelotes, monos araña y chorongos, osos hormigueros y armadillos gigantes. Entre las aves, hay algunas que se pueden ver con mayor facilidad, como patillos, gallaretas y el macá gris, un ave acuática que nada en las lagunas del páramo. En los bosques de las estribaciones son comunes las pavas de monte, las tangaras y los trepatroncos. En las partes bajas hay varias especies de guacamayos, periquitos y loras. El parque protege varias especies de sapos arborícolas, cutines y ranas marsupiales.

Sangay

Tiene una forma cónica perfecta cubierta de un esporádico manto de nieve; ocasionalmente se ven columnas de ceniza saliendo de su cráter. Se lo puede admirar desde los páramos de Návac o desde las alturas de Punín, Cacha, Atillo y Ozogoche.

Tungurahua

Tiene forma cónica y ocasionalmente puede vérsele cubierto de nieve. Para admirar cómo arroja lava y nubes se puede ir a uno de los varios miradores que se han acomodado a su alrededor, especialmente en Baños y otros poblados circundantes.

En el parque se han registrado 327 lagunas, solitarias o formando sistemas lacustres. El sistema de Atillo incluye las lagunas de Kuyuk, Magdalena, Colay, Chapanapungo y Sisñán. El complejo Ozogoche está formado por las lagunas de Cubillín, Magtayán y otras más pequeñas. Las lagunas de Sardinayacu son las únicas rodeadas de bosque andino. Las lagunas de Ozogoche y Atillo cada septiembre reciben al cuviví o chorlito, un ave migratoria de Norteamérica que, extrañamente, parece venir a morir en las lagunas, como una especie de “suicidio masivo”.

El Altar

Para muchas personas, este volcán inactivo tiene uno de los mejores paisajes del país, debido a que en su última erupción se formó una enorme ágora de picos rocosos que se abren hacia el occidente, con nombres eclesiásticos muy singulares: El Canónigo, Los Frailes, El Tabernáculo, La Monja Menor, La Monja Mayor, El Obispo y El Acólito. En el fondo de la caldera se formó la Laguna Amarilla sobre la que descienden los glaciares.

Vestimenta.

Zona alta: ropa abrigada, poncho de aguas o chompa impermeable en caso de lluvia o garúa. Calzado apropiado, tipo botines de media caña en caso de caminatas medianas o largas.
Zona baja: ropa ligera y botas de caucho para caminar en los senderos del área.