Celem utworzenia Parku jest ochrona dużych kompleksów leśnych w pobliżu Żalina, Czułczyc i Sawina oraz łąk i torfowisk.

Położenie Parku na pograniczu dwóch jednostek fizjograficznych: Pagórów Chełmskich i Obniżenia Dubienki wpływa na znaczne zróżnicowaniem krajobrazu. Północno-zachodnia część obejmująca Pagóry Chełmskie jest bardziej urozmaicona i charakteryzuje się ostańcowymi wzniesieniami o wysokości względnej dochodzącej do 50 m. W południowej części Parku przeważają płaskie, rozległe zagłębienia wypełnione torfami.
Chełmski Park Krajobrazowy leży w zlewni Bugu, jego dopływami są Kanał Świerżowski i niewielka rzeka Uherka. Stosunkowo niewiele jest na terenie Parku zbiorników wodnych. W jego południowej części znajduje się zbiornik retencyjny w Stańkowie o powierzchni 40 ha. Na zbiorniku, poza dużą kolonią śmieszki, gnieździ się kilka gatunków kaczek oraz bączek. Gatunki wpisane do Polskiej Czerwonej Księgi Zwierząt to bąk i żółw błotny. W północno-zachodniej części Parku znajduje się niewielkie, bo 5 hektarowe Jezioro Słone o brzegach zarośniętych roślinnością szuwarową. Na łąkach otaczających jeziorko spotkać można kilka ciekawych i rzadkich gatunków roślin np. storczyki.

Specyficzne cechy szaty roślinnej Parku uwarunkowane są obfitością w podłożu węglanu wapnia.

Lasy zajmują ok. 44 % powierzchni Parku. Przestrzennie stanowią dwa oddalone od siebie kompleksy, jeden nazywany Lasami Stańkowskimi lub Czułczyckimi, drugi Lasami Żalińskimi. Lasy te charakteryzują się ogromną różnorodnością siedliskową, gdyż występuje tu aż 13 spośród 15 niżowych typów siedlisk leśnych.  Urozmaicona jest również struktura wiekowa i gatunkowa drzewostanów Chełmskiego PK. Występują tu, zarówno drzewostany młode jak również bardzo stare, np. ponad dwustuletnie dąbrowy o zróżnicowanym składzie gatunkowym. Oprócz dębów (szypułkowego i bezszypułkowego), sosny zwyczajnej, olszy czarnej i brzóz (brodawkowatej i omszonej), które zajmują około 94% powierzchni leśnej Parku, rosną tu również: jesion wyniosły, lipa drobnolistna, grab zwyczajny, osika, modrzew europejski i kilka gatunków wierzb.
Do najciekawszych zbiorowisk leśnych tego parku należą bagienne lasy brzozowo-olchowe, które stanowią potencjalną roślinność naturalną tego mezoregionu. Na szczególną uwagę - ze względu na swą odmienność siedliskową - zasługuje niewielki fragment lasu położony w centralnej części Parku, w pobliżu miejsca, gdzie łączą się ze sobą rzeki Lepietucha i Uherka. Jest to starodrzew sosnowy wykształcony na ubogim siedlisku boru bagiennego, otoczony zewsząd żyznymi siedliskami lasowymi. W runie występują rośliny charakterystyczne dla torfowiska wysokiego.

Wśród zbiorowisk nieleśnych szczególnie interesujące są torfowiska. Są to w ogromnej większości torfowiska niskie.

Okolice Chełma są miejscem występowania unikalnych w skali kraju i Europy torfowisk węglanowych. Powstały one w obniżeniach terenu, w bezpośrednim sąsiedztwie wzgórz zbudowanych z kredy piszącej. W takich warunkach powstały złoża torfu wysycone związkami wapnia. Dominującym zbiorowiskiem torfowisk węglanowych jest zwarta, trudna do przebycia Kłoć wiechowata. Jest to rzadka roślina występująca jedynie na kilkunastu stanowiskach w Polsce, lecz nigdzie poza okolicami Chełma nie występuje na tak rozległych powierzchniach. Niewielkie wyniesienia podłoża kredowego, występujące na każdym z torfowisk węglanowych, zajęte są często przez murawy kserotermiczne z takimi gatunkami jak np. len złocisty, oman wąskolistny, ostrożeń panoński, zawilec wielkokwiatowy.

Występowanie obok siebie zbiorowisk torfowiskowych i kserotermicznych jest zjawiskiem wyjątkowym w skali kraju.

Nieużytkowane rolniczo zbocza kredowych ostańców stanowią siedliska interesującej roślinności stepowej. Wiele rzadkich gatunków tej grupy roślin spotykamy również w widnych lasach, na suchych łąkach oraz przy szlakach komunikacyjnych. Są wśród nich: miłek wiosenny, wiśnia karłowata (wisienka stepowa), goryczka krzyżowa, storczyk kukawka oraz aster gawędka.
Chełmski Park Krajobrazowy odznacza się wyjątkowym bogactwem florystycznym. Obfitość rzadkich gatunków roślin zaznacza się chociażby w ilości stwierdzonych tutaj gatunków chronionych. W Parku i jego najbliższym sąsiedztwie rosną 53 gatunki będące pod ochroną ścisłą i 13 pod ochroną częściową. Należy do nich m. in.: obuwik pospolity, tojad dzióbaty, pluskwica europejska, naparstnica zwyczajna, orlik pospolity, barwinek pospolity, buławnik czerwony i wielkokwiatowy, groszek wschodniokarpacki, parzydło leśne, kosaciec syberyjski, kruszczyk błotny, gnidosz królewski, kosatka kielichowa, storczyk krwisty, listera jajowata, zawilec wielkokwiatowy, pełnik europejski, goryczka wąskolistna, zerwa kulista, goździk pyszny.
Szczególne zróżnicowanie siedliskowe warunkuje niezwykłe bogactwo faunistyczne Parku. Stwierdzono tutaj gniazdowanie 152 gatunków ptaków. Najcenniejsza i najbogatsza jest awifauna torfowisk węglanowych. Najcenniejszym gatunkiem ptaka, który tutaj gniazduje, jest wodniczka. Jest to jeden z najbardziej zagrożonych gatunków ptaków w Europie. Polska jest jednym z ważniejszych lęgowisk tego ptaka na świecie. Cztery najliczniejsze w Polsce populacje wodniczki zasiedlają: Biebrzański Park Narodowy, torfowiska węglanowe koło Chełma, Poleski Park Narodowy i dolinę dolnej Odry. Na torfowiskach regularnie gniazdują również kulik wielki, dubelt, krwawodziób, sowa błotna, błotniaki łąkowy i stawowy, żuraw, zielonka, podróżniczek. Szuwary kłociowe są miejscem niemalże kolonijnego gniazdowania błotniaków. Ich zagęszczenia na torfowiskach należą do najwyższych notowanych w Europie. Spośród innych rzadkich i chronionych gatunków ptaków, które znalazły dogodne warunki lęgowe w Chełmskim Parku Krajobrazowym należy wymienić: bociana czarnego, żurawia, orlika krzykliwego, dzięcioła białogrzbietego, muchołówkę białoszyją i droździka.

 
Torfowiska węglanowe, podobnie jak Bagno Bubnów w Poleskim Parku Narodowym, zostały wpisane na listę ostoi ptaków o znaczeniu europejskim. 

Niezwykle bogata jest fauna bezkręgowców Chełmskiego PK. Na torfowiskach węglanowych żyje ponad 800 gatunków motyli (38% występujących w Polsce). Kilkunastu z nich dotychczas poza okolicami Chełma nigdzie w Polsce nie obserwowano. Wiele z nich znalazło się na Czerwonej Liście Zwierząt Ginących i Zagrożonych w Polsce.
Na terenie Chełmskiego Parku Krajobrazowego utworzono cztery rezerwaty przyrody: "Bachus", "Bagno Serebryskie" „Roskosz" i "Brzeźno" o łącznej powierzchni ponad 1099 ha. Uznano za pomniki przyrody (w parku oraz jego sąsiedztwie) 53 obiekty.
    Poznanie przyrody Chełmskiego PK ułatwiają dwie ścieżki dydaktyczne wyznaczone w rezerwatach przyrody Bagno Serebryskie i Brzeźno, Ośrodek Dydaktyczno-Muzealny  w Brzeźnie oraz szlaki turystyczne. Na trasie ścieżek zostały ustawione dwie zadaszone wieże obserwacyjne.