An Land weist die Halbinsel, die jährlich nur 240mm an Niederschlägen verzeichnet, eine steppen- bis halbwüstenartige Vegetation auf, die überwiegend aus Gräsern und struppigen Büschen besteht. Hinzu kommen einige Salzseen, deren größter (Laguna Grande) etwa 40m unter dem Meeresspiegel liegt und damit den tiefsten Punkt des südamerikanischen Kontinents markiert.
Die flache Peninsula Valdés wird von wenigen, breiten Schotterstraßen durchzogen, die sich gut auch ohne Allradfahrzeug befahren lassen. Man sollte jedoch langsam fahren und ein Auge auf die Guanacos haben, die häufig und unangekündigt in kleinen Gruppen die Straße überqueren.
Einzige Siedlung auf der Peninsula Valdés ist Puerto Pirámides, das aus wenigen Häusern besteht, darunter auch einige Pensionen, Kneipen und Anbieter von Walbeobachtungstouren sowie die einzige Tankstelle der Halbinsel.
Im Landesinneren leben u.a. Guanacos, Graufüchse, Gürteltiere, Stinktiere, kleine Nandus, Truthahngeier, Eulen, Maras,  sowie so genannte Patagonische Hasen (Maras), die eigentlich zur Familie der Meerschweinchen gehören.

Sensationell ist die Fauna der Halbinsel indes entlang ihrer Küsten.  
Vor allem die Meeressäuger wie Südliche Glattwale (Südkaper), Seelöwen und -elefanten, Delfine und Orcas haben der zu Saisonzeiten von Naturfotografen aus aller Welt bevölkerten Halbinsel den Welterbestatus eingetragen.
Der von der Halbinsel und einer Landzunge des patagonischen Festlands gebildete südliche Golfo Nuevo ist Lebensraum der Südkaper. Diese Bartenwalart kommt in der zweiten Jahreshälfte hierher, um sich fortzupflanzen und zu kalben, da das Wasser im Golf ruhiger und wärmer ist als auf dem offenen Meer.
Kurz nach der Geburt der Waljungen (Oktober, November) kann man Mütter mit ihren Kindern oft auch vom Strand aus beobachten.
Ein weltweit einmaliges Schauspiel bietet sich im März, wenn die residenten, aber selten zu sehenden Orcas Jagd auf die dann neugeborenen Seelöwen machen, indem sie sich bei steigender Flut an Land tragen lassen, um eines der Jungtiere zu erbeuten.
Alle Aufnahmen und Naturfilme, die dieses absichtliche Stranden dokumentieren, sind auf der Valdés–Halbinsel entstanden. Zwei Orca-Männchen haben der gesamten Population diese spektakuläre Jagdtechnik beigebracht, die seitdem von Generation zu Generation weitergegeben wird.
Während des restlichen Jahres ist es eher Glücksache, einen oder mehrere der bis zu 13 hier lebenden Schwertwale vor dem Punta Norte der Halbinsel zu Gesicht zu bekommen.
Zwischen September und März hat Valdés auch eine eigene kleine Kolonie von Magellanpinguinen aufzuweisen, die am Strand nahe der Estancia San Lorenzo herumwatscheln und keine Scheu vor menschlichen Zweibeinern zu kennen scheinen. Magellan-Pinguine gehören zu den Brillenpinguinen und verdanken ihren Namen der Häufigkeit ihres Vorkommens in der „Terra Magellanica“, die etwa dem Gebiet Patagoniens entspricht.