Le Parc naturel régional des Ballons des Vosges offre une vaste palette de milieux naturels. À lui seul, le massif forestier couvre les deux tiers du territoire. Pour autant, le Parc est riche d’une multitude d’autres milieux. Les hautes chaumes (prairies d’altitude), les tourbières, les cirques glaciaires, les falaises rocheuses, les éboulis, les lacs et autres rivières s’entremêlent dans une rare harmonie.

L’abondance des ruisseaux et des rivières donne au territoire du Parc l’allure d’un véritable château d’eau. Ces cours d’eau prennent naissance sur un socle majoritairement granitique qui leur confère des caractéristiques particulières : des eaux acides et faiblement minéralisées. Ce sont des rivières « pauvres » mais qui abritent des espèces « sentinelles » du bon état écologique des rivières : chabot, truite fario, lamproie de planer ou rare écrevisse à pattes blanche. Près de 400 tourbières se sont développées dans des cuvettes laissées par les glaciers ou sur les versants à la faveur des fortes précipitations et des sources. Elles sont réparties principalement sur le versant lorrain en altitude et sur le plateau des mille étangs. Ce sont des milieux originaux et d’une grande richesse. Elles se constituent à la faveur d’une eau abondante, pauvre en éléments minéraux et de la fraîcheur des températures. Véritables enclaves d’un climat boréal qui régnait sur la montagne vosgienne il y a près de 12 000 ans, elles accueillent aujourd’hui sous un climat tempéré, de nombreuses espèces animales comme le nacré de la canneberge ou le nénuphar nain.  Ces tourbières sont de formidables réservoirs de vie mais également de véritables infrastructures naturelles qui jouent un rôle essentiel dans le cycle de l’eau. De nombreux lacs ponctuent le territoire. Ils sont majoritairement artificiels à l’exception de quelques grands lacs comme Gérardmer, Longemer et Retournemer ou quelques petits lacs relictuels d’origine « glaciaire » eux aussi comme Sewen par exemple. Les autres ont une origine humaine ancienne ou plus récente pour le flottage du bois, le développement industriel (minier et textile). Ils servent aujourd’hui de réservoirs d’eau potable, produisent de l’énergie ou offrent des bases de loisirs. Tous ces plans d’eau constituent le refuge de nombreuses espèces rares comme la loche d’étang ou l’écrevisse à patte rouge ou offrent des étapes aux espèces migratoires.

Le plateau des Mille étangs en Haute-Saône représente la 2ème grande richesse naturelle du Parc. Ses nombreux étangs créés par l’homme dans de petites cuvettes ou suite à l’exploitation de tourbières ont longtemps servi à l’activité piscicole. Si leurs eaux froides et acides ne permettent pas une productivité importante, celles-ci sont toutefois propices à l’élevage traditionnel de carpes.  Des activités de loisirs et de détente au bord de l’eau ont remplacé progressivement la pisciculture traditionnelle. Les étangs délaissés évoluent naturellement en s’envasant et évoluent vers des tourbières dont la biodiversité devient dès lors importante.