Le valli del settore lombardo del parco, tutte dai caratteri tipicamente alpini, presentano ciascuna delle peculiarità che le rendono per certi versi irripetibili.
Nella parte valtellinese il bacino più esteso è quello del torrente Frodolfo, in Valfurva.
Verso ovest il parco si estende nel bacino dell’alta Adda che riceve le acque del Braulio subito a nord di Bormio e in quello dello Spöl, le cui acque raggiungono il Mar Nero.
Verso sud, l’ampliamento del 1977 ha compreso il bacino del Rezzalasco. Nella parte bresciana il parco non scende fino al fondovalle camuno, ma interessa solo le valli glaciali secondarie affluenti dell’Oglio, come la val Grande, la val Canè o la val di Viso.

Ogni valle presenta aspetti geomorfologici, naturalistici e paesaggistici esclusivi, che accrescono la ricchezza del parco: così la valle dei Forni che comprende i più estesi ghiacciai delle Alpi Centrali; la valle del Gavia, selvaggia e suggestiva; la Valfurva ricoperta di foreste di conifere; la val Zebrù aspra e popolata da molti ungulati.
Verso Livigno sono suggestive la valle Alpisella e la val Trela con tipici alpeggi, e le alte valli del comprensorio di Cancano, come la val Bruna, la val Paolaccia e la valle del Gallo, le più incontaminate del parco.
A nord di Bormio, le valli dell’Adda e del Braulio, vie di comunicazione antiche e cariche di storia, si sviluppano in un contesto di pareti calcaree strapiombanti e di rupi. Infine la val di Rezzalo, con interessanti nuclei di baite, testimonianze del vecchio mondo rurale.
Nel settore bresciano la val Grande, con estesi lariceti e prati, la val Canè, ricca di fauna e paesaggi incantevoli, la solitaria e spettacolare valle delle Messi e la piccola val di Viso con numerosi laghetti alpini e vestigia della prima guerra mondiale, presentano ciascuna una fisionomia particolare.