Il Parco Nazionale Lorentz si estende lungo 150 chilometri dai ghiacciai equatoriali della Cordigliera Centrale della Nuova Guinea, le montagne più elevate del Sud-Est Asiatico, alla costa meridionale del Mare degli Aratura. Si passa quindi dal livello del mare ai 4884 metri di altitudine della vetta del Puncak Jaya, conosciuto anche come Monte Carstensz, la montagna più alta dell'Indonesia e della Nuova Guinea. Qui si trova uno dei pochi ghiacciai esistenti a latitudini equatoriali.

L'area protetta, che comprende anche una parte della catena montuosa di Sudirman, è attraversata da un gran numero di corsi fluviali che hanno inciso profonde vallate nelle montagne e nei suoi contrafforti, scendendo verso sud fino alla pianura costiera, dove formano una vasta estensione di zone umide con numerosi laghi permanenti o stagionali. Il Parco comprende anche un settore marino che raggiunge la massima profondità nel Mare degli Aratura.

Nel Parco Nazionale Lorentz, sotto l'influenza di un clima umido tropicale, sono stati descritti 29 ecosistemi terrestri e 34 diversi tipi di vegetazione. 

La pianura costiera presenta ampie estensioni di zone umide, con numerose foreste di mangrovie lungo la costa, maremme salmastre e di acqua dolce, boschi costieri, formazioni di Pandanus e di palme sago, nonché boschi paludosi che crescono su torbe inondate stagionalmente. 

A questa latitudine la foresta di pianura si estende fino a 1000 metri di quota. Tra i 1000 e i 3000 metri si trovano i boschi di montagna di bassa altitudine, con una varietà di specie inferiore rispetto alla pianura, mentre a partire dai 3000 metri la vegetazione cambia bruscamente. Felci arboree, vegetazione di torbiera, praterie e lande predominano fino alla zona alpina, a 4000 metri sul livello del mare.

Sono state censite 123 specie di mammiferi, ovvero l'80% del totale dei mammiferi della Nuova Guinea. Anche gli uccelli sono numerosissimi, con 411 specie delle quali una ventina endemiche. Nell'area protetta vivono infatti ben 30 varietà diverse di pappagalli e 20 di uccelli del paradiso. 

Le zone paludose ospitano due grandi rettili minacciati di estinzione: il coccodrillo marino e il coccodrillo della Nuova Guinea. I primi insediamenti umani nell'area attualmente inserita nel Parco risalgono a circa 25 000 anni fa. 

Oggi vivono nel territorio protetto circa 6300 indigeni appartenenti a otto diverse tribù. Fonti di sostentamento per gli abitanti delle zone più interne, come già per i loro avi, sono l'agricoltura, condotta in modo ancora rudimentale, e la caccia, strettamente regolamentata e di pura sussistenza. Le popolazioni dei villaggi della costa, invece, vivono della pesca e dello sfruttamento della palma sago.

La geologia e le forme del terreno del Lorentz National Park mostrano prove grafiche della storia della Terra. Situata nel punto di incontro di due placche continentali in collisione, l'area ha una geologia complessa con formazione montuosa in corso e importanti sculture dovute alla glaciazione e all'accrescimento della linea di costa. La catena montuosa dominante è un prodotto diretto della collisione tra le placche tettoniche australiana e pacifica e la proprietà contiene i punti più alti delle montagne della Papua Nuova Guinea e gli unici ghiacciai rimasti sull'isola. Ci sono anche chiare prove di linee di costa postglaciali.

Illustrando graficamente l'effetto geomorfologico dell'ultimo periodo glaciale e post-glaciale, le montagne mostrano tutte le classiche forme glaciali, compresi laghi e morene. Inoltre, ci sono cinque piccoli ghiacciai residui. Mentre tutti e cinque i ghiacciai si stanno ritirando rapidamente nelle attuali condizioni climatiche, nessun altro campo di ghiacciai tropicali al mondo mostra un'evoluzione glaciale così come quelli del Parco nazionale di Lorentz. Non esiste inoltre un esempio migliore al mondo dell'effetto combinato della collisione delle placche tettoniche e della scultura secondaria principale da parte di eventi glaciali e post-glaciali.  

Il Lorentz National Park è l'unica area protetta al mondo che comprende un transetto ecologico continuo dalle cime delle montagne innevate a un ambiente marino tropicale, comprese vaste zone umide di pianura. I processi geofisici e le elevate precipitazioni riscontrate lungo questo transetto sono coerenti con lo sviluppo di significativi processi ecologici in corso, così come la divisione della proprietà in due zone distinte: le pianure paludose e l'area montuosa elevata della cordigliera centrale. Il gradiente climatico, il più grande in tutta l'isola della Nuova Guinea e l'intera regione tettonica australiana, si estende dalle zone nivali e dai ghiacciai alle zone equatoriali di pianura con una gamma estrema associata di specie e comunità faunistiche e floreali.

Il Parco nazionale Lorentz fornisce prove di un endemismo altamente sviluppato sia nelle piante che negli animali, soprattutto nelle altitudini più elevate delle montagne, come ci si aspetta in una regione che combina un continuo innalzamento e riscaldamento climatico.  

I processi di formazione delle montagne che si sono verificati nel tempo hanno fornito rifugi temperati nei tropici per le antiche specie vegetali del Gondwana durante il riscaldamento climatico che si è verificato dall'ultima era glaciale. Ad esempio, le foreste di faggi Nothofagus del Lorentz National Park sono ben rappresentate, sebbene i loro parenti più prossimi siano altrimenti confinati alle regioni temperate fredde dell'Australia sud-orientale, della Nuova Zelanda e delle Ande meridionali. La proprietà è più di un semplice habitat per molte specie rare, endemiche e ad areale limitato. Le sue grandi dimensioni e l'eccezionale integrità naturale la rendono particolarmente importante per la loro continua evoluzione e per la loro conservazione a lungo termine.

L'effetto rifugio o l'evoluzione genetica locale, o entrambi, si manifestano come specie endemiche locali o specie a raggio ristretto. 

Gran parte della ricca biota del Lorentz National Park è nuova o di particolare interesse per la scienza. Diverse specie di mammiferi, tra cui recenti scoperte come il canguro arboricolo di Dingiso scoperto nel 1994, si sono evolute per utilizzare gli habitat specializzati all'interno della proprietà.

La proprietà copre aree sostanziali di due Aree Ornitologiche Endemiche identificate con un totale di 45 uccelli a raggio limitato e nove specie endemiche. Due delle specie di uccelli a raggio limitato, l'uccello giardiniere di Archbold e l'uccello del paradiso di MacGregor, sono considerate rare e vulnerabili. 

I mammiferi registrati all'interno della proprietà includono due dei tre monotremi del mondo; l'echidna dal becco corto e l'echidna dal becco lungo, un endemico della Nuova Guinea. Il Parco Nazionale Lorentz diventerà sempre più importante per la conservazione a lungo termine delle specie già registrate e delle molte che devono ancora essere scoperte.