Județul Gorj se remarcă printr-o bogată rețea de arii naturale protejate, incluzând 49 de situri, dintre care două parcuri naționale. O parte importantă a Parcului Național Domogled–Valea Cernei se află pe teritoriul județului Gorj, cu peisaje spectaculoase, defilee sălbatice, rezervații naturale și obiective precum Barajul Cerna (Valea lui Iovan), unul dintre cele mai înalte baraje din România. Valea Cernei impresionează prin defileul său de aproape 40 km, sculptat în stâncă de apele râului. Parcul Naţional Domogled Valea-Cernei cu o suprafaţă totală de 61.000 ha amplasat pe raza a trei judeţe Caraş-Severin, Mehedinţi şi Gorj, din care 29.801 ha pe teritoriul administrativ al judeţului Gorj. Incluse în parcul naţional se află şi rezervaţiile: Piatra Cloşanilor, comuna Padeş (1.730 ha); Peştera Martel – Comuna Padeş (2 ha); Cheile Corcoaiei, pe o lungime de 40 km – Comuna Padeş, satul Cerna-Sat (34 ha); Ciucevele Cernei – Comuna Padeş, satul Cerna-Sat (1.166 ha).
Un alt reper major este Defileul Jiului (Pasul Surduc), veche trecătoare naturală între Transilvania și Oltenia, străbătând munții Retezat, Vâlcan, Parâng și Șureanu. Cu o istorie ce coboară până în vremea geto-dacilor și romanilor, defileul rămâne astăzi un simbol al legăturii dintre regiuni și un spectaculos culoar natural al Gorjului. Parcul Naţional Defileul Jiului cu o suprafaţă de 11.650 ha, amplasat pe teritoriul administrativ a două judeţe: Hunedoara şi Gorj, din care cca. 10.600 ha pe teritoriul administrativ al judeţului Gorj. În cuprinsul Parcului Naţional sunt delimitate încă din anul 2001 trei rezervaţii naturale: Pădurea Chitu -Bratcu (1319 ha), Stâncile Rafaila (1 ha), Piatra Sfinxul Lainicilor (1 ha).
O a doua componentă importantă a protecției naturii din județul Gorj este rețeaua ecologică europeană Natura 2000, reprezentată prin mai multe arii naturale protejate. Singura Rezervație a Biosferei prezentă pe teritoriul județului este Parcul Național Retezat, una dintre cele mai valoroase zone naturale din România.
Înființat în anul 1935, la inițiativa lui Alexandru Borza și Emil Racoviță, Parcul Național Retezat a fost recunoscut ca Rezervație a Biosferei în 1979. Situat în vestul Carpaților Meridionali, parcul se întinde pe peste 38.000 ha și protejează o biodiversitate remarcabilă: sute de specii de plante, numeroase endemisme și o faună bogată, incluzând capra neagră, ursul, râsul sau cocoșul de munte.
Parte a rețelei Natura 2000, Parcul Național Retezat contribuie la conservarea habitatelor naturale și a speciilor de interes comunitar. Peisajele montane spectaculoase, masivele învecinate Parâng, Godeanu și Cernei, precum și numeroasele peșteri, chei și monumente ale naturii, transformă zona Gorjului într-un spațiu deosebit pentru ecoturism și explorare responsabilă.
