Campo Imperatore è un piano di origine tettonica, con la morfologia modellata dalle alluvioni e soprattutto dai ghiacciai, dalla neve e dai fenomeni periglaciali. Sono, infatti, ancora visibili le morene di fondo, laterali e frontali di quello che, fino a quindicimila anni fa, era il ghiacciaio più grande dell'Appennino. La vegetazione dell'altipiano è esclusivamente erbacea: l'esposizione e la centralità nel massiccio ne fanno un'area dal clima continentale, freddo in inverno e fresco in estate, quasi arido sui dossi e sulle creste. Essa assume caratteristiche molto differenti in funzione della morfologia, del vento, della copertura nevosa: le vallecole sono relativamente umide e presentano rare specie di piante di origine nordica, mentre le morene e i dossi ospitano una vegetazione tipicamente steppica, di origine orientale. Caratteristiche di questi ambienti sono le "fiumare", distese di ghiaie che scendono al disgelo dalle profonde incisioni del Brancastello e di Monte Prena, sulle quali si possono osservare piante che generalmente vivono alle quote superiori oppure interessanti endemismi.
Gli estesi pascoli, utilizzati da sempre per l'alpeggio estivo delle greggi di ovini e delle mandrie di bovini ed equini, sono caratterizzati dalla presenza delle graminacee, con prevalenza di festuche, seslerie, codoline, forasacchi, palei e cervino; sulle fiumare le piante più caratteristiche sono la Violacciocca italiana (Matthiola italica), entità endemica dai fiori violetti o gialli e le foglie verde chiaro, il Camedrio alpino (Dryas octopetala), simbolo dell'artico, da cui prende il nome l'ultima recrudescenza fredda delle passate ere glaciali, il "Dryas recente", la Sesleria delle paludi (Sesleria caerulea), specie rarissima segnalata sull'Appennino solo in quest'area; abbondante è la presenza di Ononis cristata subsp. apennina, endemismo centro-appenninico.