De paisatge variat i poca alçada, la serra de Collserola presenta formes arrodonides per l'erosió. Petites valls en forma de V i serres perpendiculars a la carena principal tracen el seu relleu. Collserola forma part de la serralada Litoral, i els seus 17 quilòmetres de llargada i sis d'amplada s'estenen per tres comarques i nou municipis. Limita amb les valls del riu Llobregat, la plana de Barcelona i la depressió del Vallès.

A Collserola es pot observar un paisatge divers, que dóna peu a la gran riquesa en fauna i vegetació de la serra. Hi predominen la pineda de pi blanc i el bosc mixt de pins, roures i alzines, però al fons de les valls, al llarg dels torrents i a les obagues també es troben boscos de ribera. Hi ha zones de matolls i prats. Sota les pinedes creix el sotabosc, amb vegetació típicament mediterrània. En total, s'han descrit més de 1.000 plantes superiors i comptabilitzat més de 10 milions d'arbres.

Collserola està habitada per 190 espècies animals, una xifra que potser no sorprèn si es té en compte la composició variada del seu paisatge, però que resulta meravellosa si es pensa que més de tres milions de persones viuen als peus de la serra. Hi ha diverses espècies de mamífers, aus, amfibis i rèptils, com ara tortugues mediterrànies, serps, gripaus, tritons, granotes, salamandres, porcs senglars, guineus, toixons o esquirols.

Entre tots els animals, destaquen les aus, de les quals s'han comptabilitzat 130 espècies. Abunden el pitroig, la cadernera, el colom, l'esparver, l'aligot i la merla.
Algunes hi viuen tot l'any, d'altres hi van a criar i encara unes altres hi fan una parada en el camí migratori. El parc organitza jornades d'observació d'aus al turó de la Magarola, durant l'època de migracions, mentre que la masia de Can Coll té habilitada una feixa per contemplar aus hivernants, a primera hora dels diumenges. Al setembre-octubre s'hi celebra el Dia Mundial de les Aus.

Collserola ocupa aproximadament el 46% del terme municipal de Cerdanyola, amb un total de 14 km2, protegits pel Pla d'interès natural (PEIN) del Parc de Collserola. Al territori de Cerdanyola s'alcen els turons de la Magarola (429 m), Valldaura (422 m), en Fotjà (345 m) i Sant Medir (351 m). El punt més alt de la serra de Collserola és la muntanya del Tibidabo (512 metres d'altitud).