自唐代后，武当山就得到历代封建皇帝的重视，封号武当，使其地位崇高、名声显赫。元代至元二十二年（1285年），玄教宗师张留孙向世祖忽必烈奏报武当山后，忽必烈大信其道。大德八年（1304年），元成宗封“武当福地”。
明代永乐十年（1412年），成祖朱棣命隆平侯张信、驸马督尉沐昕、工部右侍郎郭琎、礼部尚书金纯等率20余万军民，工匠大修武当山。永乐十五年（1417年）封为“大岳”，高于五岳之上。永乐二十一年（1423年），历时12年，敕建的大岳太和山大小宫观33处落成。
嘉靖三十一年（1552年）封为“治世玄岳”，把武当山尊为至高无上的“皇室家庙”，以“四大名山皆拱揖，五方仙岳共朝宗”的“五岳之冠”的显赫地位标名于世，被列为道教第一名山。嘉靖三十一年（1552年），世宗令工部右侍郎陆杰提督重修武当山宫观。
武当山周边高峰林立，天柱峰海拔1612米。武当山山体四周低下，中央呈块状突起，多由古生代千枚岩﹑板岩和片岩构成，局部有花岗岩。岩层节理发育，并有沿旧断层线不断上升的迹象，形成许多悬崖峭壁的断层崖地貌。山地两侧多陷落盆地，如房县盆地﹑郧县盆地等。
武当山处于北亚热带季风气候区，具有南北过渡属性，从丹江水库沿岩至天柱峰顶，气候的垂直层带明显，兼有丰富多彩的局部小气候，大体可分三层气候区。
景区温和气温的成因，是因武当山以隔江相望的秦岭东延伏牛山作屏障，东有起伏的岗峦，减缓了南襄隘道沿汉江西贯的冷空气，中有汉水调节，故水域附近冬暖夏凉。
武当山有植物758种。水杉、珙桐被列为国家一级重点保护树种；银杏、香果树、篦子三尖杉、金钱松、山白树、榧树、水青树、杜仲、胡桃、鹅掌楸等被列为国家二级重点保护树种，其中，南岩老虎岩前的一株银杏树，胸径1.35米，高约20米，树龄约600年以上，被誉为“武当银杏之王”。
天竺桂、华榛、金钱槭、领春木、天目木兰、蝟突、天目木姜子、厚朴、青檀、白辛树、紫茎、楠木、红椿、核桃楸、豆腐柴、刺五加等被列为国家三级重点保护树种。明代著名医学家李时珍著的《本草纲目》记载的1800多种草药中，武当山有400多种，被誉为“天然药库”。据1985年药用植物普查，全山药材有617种，较名贵的有天麻、七叶一枝花、绞股蓝、何首乌、灵芝、黄连、天竺桂、千年艾、巴戟天等。
武当山有鸟类130种，兽类49种，昆虫1055种，金钱豹、猕猴、豺、水獭、金猫、大灵猫、小灵猫、青鼬、林麝、鬣羚、斑羚、雀鹞、普通鵟、燕隼、红巢、领鸺鹠、灰林鸮、长耳鸮、白冠长尾雉、红腹锦鸡、勺鸡、凤头鹰、大鲵等被列为国家一二级保护动物。
