CHKO Žďárské vrchy byla zřízena v roce 1970 na rozloze 715 km2. Nejvyšší nadmořské výšky dosahuje centrální hřbet Žďárských vrchů. Vrchol Devíti skal (836 m) je druhým nejvyšším bodem Českomoravské vrchoviny. Nejnižším místem je údolní dno Svratky u Jimramova, jehož nadmořská výška je 490 m. Výškový rozdíl mezi nejvyšším a nejnižším místem CHKO je 346 m.
Nejdelším vodním tokem je řeka Svratka pramenící na úbočí Žákovy hory. Se svými přítoky Hlučálem, Bílým potokem, Fryšávkou a Věcovským potokem odvodňuje téměř polovinu oblasti. Další čtvrtinu odvodňuje Sázava, pramenící v oblasti Kamenného vrchu (místní název Stružný potok). Sázava protéká Velkým Dářkem.
Pro krajinu Českomoravské vrchoviny jsou typické drobné luční a lesní studánky s velmi dobrou pitnou a měkkou vodou.
První zdejší rybníky pocházejí z přelomu 15. a 16. století (Velké Dářko, Nový, Stříbrný, Hamerský, Milovský, Kukelský a další). Největší zásluhu na budování rybníků měl cisterciánský klášter, na jehož pozemcích rybníky vznikaly. Nejstarším rybníkem v okolí Žďáru je rybník Branský, který byl založen již v letech 1262 – 1267. Rybníky jsou dnes většinou využívané k chovu ryb (kapr, pstruh, lín, maréna a peleď) nebo v rekreačních oblastech také k rekreačním účelům (Velké Dářko, Pilský, Sykovec, Medlov, Milovy). Jiné slouží jako rezervoáry pitné vody (Staviště, Stržská nádrž a Vírská nádrž). Největším rybníkem je Velké Dářko s rozlohou 206 ha a nejvýše položený rybník je Sykovec v nadmořské výšce 728 m.
Lesy dnes pokrývají asi 50% oblasti Žďárských vrchů. Posledním zbytkem smíšeného lesa je lokalita na Žákově hoře, jinak zde naprostou většinu tvoří jehličnaté lesy. V bylinném podrostu je charakteristický výskyt některých horských druhů, které se v nižších vegetačních stupních vyskytují jen zřídka. Patří k nim třtina chloupkatá, kostřava nejvyšší, kokořík přeslenitý, čarovník alpský, věsenka nachová, sedmikvítek evropský, vrbina hajní. Z keřů se vyskytuje zimolez černý a růže alpská. Pouze ojediněle nacházíme další typické horské druhy, například dřípatka horská, mléčivec alpský.
Pro ptačí složku je typický výskyt a hnízdění hýla obecného, křivky obecné a ořešníka kropenatého. Z ptactva smrkových lesů jsou nejběžnějšími sýkora parukářka, sýkora modřinka, budňáček malý a velký, drozd a datel. Dříve obýval lesy zubr a los. Poslední odstřel medvěda byl zaznamenán na konci 17. století. V lesích se vyskytovala divoká kočka a rys ostrovid. Nyní se zde vyskytuje jelen západoevropský, po celé oblasti je rozšířena srnčí a černá zvěř. Hodně rozšířená je i liška.