Desde el punto de vista de la protección medioambiental, la comarca forma parte del espacio natural protegido (ENP) del Parque Natural de la Sierra y los Cañones de Guara, además de 7 lugares de importancia comunitaria (LIC) y de 6 zonas de especial protección para aves (ZEPA).
Existen dos centros de interpretación de la naturaleza en el ENP del Parque Natural de la Sierra y los Cañones de Guara, uno de ellos situado en Arguís y el otro en Santa Cilia de Panzano. Desde ellos, se realiza una constante labor formativa dirigida, sobre todo, a los colegios de la comarca.
La Hoya de Huesca posee una gran variedad de hábitats y se encuadra en el ámbito de aplicación del plan de conservación del quebrantahuesos (Gypaetus barbatus) de 2003, ya que se encuentran en el
territorio varios lugares de nidificación de esta especie en peligro de extinción. Asimismo, se aplica en la zona el plan de conservación del cangrejo de río común (Austropotamobius pallipes), también en peligro de extinción.
El clima en la Hoya de Huesca es de tipo mediterráneo continental, con mucha inestabilidad, al estar delimitado el territorio por las sierras prepirenaicas al norte y por las estepas semidesérticas de Los Monegros al sur. Por ello, en el paisaje contrastan las formaciones rocosas en el norte de la comarca (de entre las que destacan los Mallos de Riglos por su gran atractivo turístico y deportivo), con los grandes espacios llanos y diáfanos del sur, tradicionalmente dedicados a la agricultura y a la ganadería extensiva.
La red hidrográfica es muy importante para el territorio. En ella destacan varios embalses como La Peña, Arguís, Belsué, Vadiello o La Sotonera. Pensados para el riego de las explotaciones agrarias del sur, hoy también han cobrado importancia por otras actividades como el turismo natural o la pesca deportiva.
Buena parte del territorio de la comarca está cubierta por montes (48.015 ha), la mayoría de ellos, de dominio público (39.082 ha), lo que convierte a esta comarca en muy vulnerable ante las consecuencias del cambio climático.
La posible desaparición de hábitats para muchas especies de flora y fauna como consecuencia de una disminución de los recursos hídricos es un peligro que ya ha empezado a materializarse en el sur de la comarca, a causa del abandono de cultivos, las periódicas sequías y la elevación de la temperatura media.
Por ello, resulta de vital importancia que se planifiquen correctamente los recursos de la comarca, a fin de conjugar la fijación de población en el territorio, con el desarrollo económico sostenible, y con la conservación de uno medios naturales más ricos y variados de Aragón.
