Der vorherrschende Vegetationstyp in den Bergen ist Chaparral, mit Eichenwäldern, die in Mikroklimata vorkommen, sowohl im kalifornischen Inneren Chaparral als auch in der Subökoregion Woodlands. Die höheren Lagen unterstützen kalifornischen gemischten immergrünen Wald und kleine Gebiete von Nadelwaldlebensräumen.
Die Berge sind eines der wichtigsten unbebauten Habitatgebiete des vom Aussterben bedrohten California Condor.
Geologisch bestehen die Berge fast ausschließlich aus Sedimentgesteinen des Tertiäralters., Die meisten Felsen sind Eozän marine Sandsteine und andere Sedimente, und eine Region im östlichen Teil des Bereichs besteht aus mittleren und frühen Miozän Sedimente. Die Gebirgskette wird im Süden durch die Nacimiento-Verwerfung und im Norden durch die südlichen Cuyama-und Ozena-Verwerfungen abgegrenzt. Die Sierra Madre erhebt sich abrupt südlich des Cuyama-Tals, das die nördliche Grenze des Santa Barbara County definiert.,
Die Bergkette ist fast vollständig unbewohnt, mit Ausnahme von Teilen der unteren Hänge im Norden, die für die Öl-und Gasproduktion im Süd-Cuyama-Ölfeld entwickelt wurden. Eine schwierige, einspurige Feldstraße folgt dem Bergkamm; Es ist oft nach Stürmen geschlossen und ist normalerweise nur mit Allradfahrzeugen oder Motorrädern befahrbar.