Käsivarren maasto on korkealla merenpinnasta ja maisemaa hallitsevat suurtunturit, kuten Saana (1029 m), Termisvaara (1024 m) ja Halti (1328 m).
Käsivarren erämaa-alueella esiintyy vaateliaita pohjoisen lajeja, kuten tunturisopuleita, tunturihaukkoja, tunturipöllöjä ja naaleja. Alueen karu ja kylmä elinympäristö tarjoaa niukasti elinmahdollisuuksia, joten eläimiä on verraten vähän. Poikkeuksen muodostavat sopulien ja muiden pikkujyrsijöiden huippuvuodet
Alueen eläin- ja kasvimäärissä on suurta vuosittaista vaihtelua. Pikkunisäkkäitä – tunturisopuleita ja muita myyriä – on runsaasti 4–5 vuoden välein, jolloin myös niitä saalistavien petojen – kuten ketun, kärpän, piekanan, suopöllön ja tunturikihun – määrät ovat huipussaan. Missään muualla maailmassa ei ole myöskään niin runsaasti sinirintoja kuin Kilpisjärven kylää ympäröivissä tunturikoivikoissa. Koivikosta saattaa löytää myös metsäjäniksen tai harmaakuvemyyrän. Vaateliaat lohikalat – kuten rautu, taimen ja siika – viihtyvät runsashappisissa tunturivesissä. Suurtuntureilla on monia harvinaisia perhoslajeja, joiden nuoruusvaiheet elävät vain tietyillä tunturikasveilla.
Kilpisjärven alueella talvi kestää pitkään. Kasvukauden pituus on lyhyt ja jäät lähtevät Kilpisjärvestä vasta kesäkuussa. Alueen kasvillisuus on silti yllättävän runsasta, tunturikoivumetsät ulottuvat 600 metriin asti ja siitä ylöspäin paljakkaa peittää vaivaiskoivu ja monet muut kasvit, sammalet ja jäkälät. Kaikkein ylimpänä sinnittelee suomalaisten kukkakasvien korkeusennätystä pitävä jääleinikki, jonka kannat ovat kuitenkin viimeisten vuosikymmenten aikana vähentyneet.
Kilpisjärven alueen kasvillisuus on omaleimaista ja monipuolista: alue sijaitsee yli 400 metriä meren pinnan yläpuolella suurtuntureilla. Alueen maaperä on paikoin kalkkipitoinen. Siksi seudulle esiintyy runsaasti erilaisia kalkinvaatijakasveja ja -sammalia. Kilpisjärvi on vain 40 kilometrin päässä Pohjoiselta Jäämereltä, joten alueella esiintyy suomalaisittain poikkeuksellisia mereisiä lajeja.
Kilpisjärvi sijaitsee geologisesti hyvin ainutlaatuisessa paikassa, jossa Suomen ikivanha 2,8 miljardia vuotta vanha peruskallio kohtaa Kölivuoriston verrattain nuoren 400–600 milj. vuoden ikäisen kallioperän. Nuoressa kallioperässä on helposti rapautuvaa kalkkipitoista dolomiittia. Alueen yleisin kivilaji on granodioriitti, jonka lisäksi peruskalliossa on runsaasti myös graniittia ja graniittigneissia.
Maisemaa hallitsevat suurtunturit Saana, Termisvaara ja Halti ovat syntyneet Skandien vuorenpoimutuksen aikaan ja myöhemmin tapahtuneet siirrokset, maankohoamiset ja eroosio ovat voimistaneet korkeussuhteita entisestään. Suomen korkein kohta sijaitseekin tällä alueella Haltin Haldičohkka-nimisen sivuhuipun rinteellä.
Kilpisjärven ilmastoa leimaa merellisyys, pohjoisuus ja korkeus, sillä alue sijaitsee yli 400 metriä meren pinnan yläpuolella ja on alle 50 kilometrin päässä Pohjoiselta jäämereltä. Ilmasto onkin varsin arktinen ja vuoden keskilämpötila yksi Manner-Euroopan alhaisimmista, vain -2,3 °C ja heinäkuussakin vain +10,9 °C. Lumipeite sataa useimmiten syys-lokakuussa ja sulaa pois vasta kesäkuun alkupuolella. Mallan rinteillä saattaa löytyä ympärivuotisia lumilaikkuja.