La Valsesia è il polo montano della Provincia di Vercelli, dai 200-300 m.s.l.m del fondo valle della con i monti laterali attorno ai 1.000 m. s.l.m si passa rapidamente a cime di 2.000-2.500 m .s.l.m nelle valli laterali della media Valsesia, fino alle numerose vette oltre i 4.000 dell'alta Valle inserite nel massiccio del Monte Rosa.
Con il nome "Valsesia" si indica il bacino montano del fiume Sesia, a monte della stretta di Romagnano, con l'esclusione però della Valle del Sessera, legata tradizionalmente al Biellese.
Si possono distinguere due sezioni principali: l'alta Valsesia e la bassa Valsesia.
Il fiume Sesia nasce all'altezza di 2.700 metri dal ghiacciaio del Monte Rosa. Le acque vengono ingrossate dai ruscelli di Bors e di Flua e da diversi altri torrenti. Tra Alagna e Varallo si uniscono l'Otro, la Vogna, la Sorba, la Sermenza, la Gavala e il Mastallone.
Il Gruppo del Rosa, il più poderoso della catena alpina, è il pilastro di sostegno di tutto il sistema montuoso che cinge l'Italia.
Il nucleo principale del complesso è compreso tra il Colle del Lys e l'Alt Weisstor, con un forte contrasto tra l'altipiano ghiacciato del versante svizzero e le alte pareti dei versanti italiani (quelli del Sesia e dell'Anza).
Dalla parte Valsesiana si stacca a sud, a partire dal Col d'Olen, il contrafforte del Corno Bianco, il quale si articola con dorsali che formano i valloni tributari della Val Grande della Sesia e termina al Colle del Loo, dove hanno origine le prealpi biellesi.
A est invece, prendendo l'avvio dal Colle delle Locce, si forma un più complesso e ramificato sistema che, al di là del Colle del Turlo stacca due dorsali: una corre a sud culminando nel Monte Tagliaferro per separare la Val Grande dalla Val Piccola (Val Sermenza); l'altra si spinge a levante per fiancheggiare su di un lato la Valle Anzasca e per determinare sul lato opposto il formarsi della Val d'Egua, della Val Mastallone e della Val Strona.
Le abbondanti precipitazioni sono l'elemento che più segna il clima valsesiano, favorendo una lussureggiante vegetazione e uno sviluppato reticolo idrografico.
Nella media valle si trovano boschi misti caratterizzati dal castagneto, con querce, betulle e, in minor misura, ciliegi selvatici, sorbi, frassini, tigli, noccioli, olmi, ontani.
Come arbusti sono presenti la ginestra, il ligustro, il biancospino, il viburno, le rose ed i rovi.
Verso i 1000 metri compare la fascia boschiva del faggio che sostituisce il bosco di latifoglie dominato dal castagno. Al faggio si associano l'acero montano, il frassino, la betulla.
Le conifere sono presenti solo nelle zone più interne della valle: abeti rossi, abeti bianchi, soprattutto nei versanti più ombrosi, e larici nelle zone ad altitudine maggiore.
Notevole è la brughiera alpina a rododendro, ginepro, mirtillo con distese di ontano verde.
La fauna pregiata di montagna, oggetto di protezione, è concentrata nelle testate delle valli: si segnalano tra gli erbivori il camoscio, lo stambecco, il capriolo.
Sopravvivono buona parte dei roditori che hanno nella marmotta il più appariscente dei loro rappresentanti.
Molto praticata sui torrenti montani e sulla Sesia è la pesca sportiva; le acque, eccetto alcuni brevi tratti, appartengono alla riserva della Società Valsesiana Pescatori Sportivi che provvede al ripopolamento.
Dovunque è abbondante la trota della specie iridea, mentre nella Sesia si trova ancora la specie marmorata; nelle acque della Sesia nella zona di Varallo è diffuso anche il temolo.
