Według Jerzego Kondrackiego, autora regionalizacji fizycznogeograficznej Polski w granicach Polski do Beskidu Żywieckiego należą dwie izolowane części, które łączą się z sobą na terenie Słowacji: część zachodnia, czyli właściwy Beskid Żywiecki, zwany Beskidem Orawsko-Żywieckim, w granicach Polski ciągnący się od Przełęczy Zwardońskiej po przełęcz Głuchaczki, część wschodnia, do której należą: Pasmo Babiogórskie obejmujące masyw Babiej Góry wraz z Pasmem Policy, Działy Orawskie,Pasmo Orawsko-Podhalańskie.

Do najwyższych szczytów Beskidu Żywieckiego należą: Babia Góra – 1725 m; Gówniak 1617 m; Pilsko – 1557 m. Inne wyższe szczyty to: Mała Babia Góra 1515 m), Kępa 1521 m, Polica 1369 m, Sokolica 1367 m, Romanka, 1366 m, Munczolik 1356 m, Palenica 1338 m, Lipowski Wierch 1324 m, Rysianka 1322 m, Czyrniec 1318 m, Cyl Hali Śmietanowej 1298 m, Boraczy Wierch 1244 m, Złota Grapa 1242 m, Okrąglica, 1239 , Wielka Racza 1236 m, Wielka Rycerzowa 1226 m.

Beskid Żywiecki zbudowany jest głównie ze skał fliszowych, które powstały w okresie kredy. W Karpatach Środkowych znajdowało się wówczas morze. Z otaczających go wzniesień znoszony był do niego przez rzeki materiał skalny, który osiadał na dnie tworząc poziome warstwy o grubości do 2 km. 
Krajobraz jest charakterystyczny dla tego typu gór i obejmuje kopulaste szczyty. Najwyższe szczyty w szczytowych kopułach często są nagie i skaliste (Babia Góra, Pilsko). Charakterystyczna jest dysproporcja w nachyleniu stoków; stoki północne lub północno-zachodnie są bardziej strome, czasami urwiste, szczególnie wyraźnie jest to widoczne w masywie Babiej Góry. Jest to skutkiem skośnego ustawienia warstw skalnych.

Charakterystyczne dla Beskidów osuwiska występują również w Beskidzie Żywieckim; szczególnie w masywie Babiej Góry, pod grzbietem Lipowski Wierch – Romanka i pod Pilskiem. W górnych partiach niektórych szczytów występują gołoborza, szczególnie duże znajdują się na Babiej Górze. Te położone powyżej 1600 m są jeszcze czynne, niższe są już ustabilizowane korzeniami roślin. Na Babiej Górze są też żleby, największe z nich to: Szeroki Żleb, Piarżysty Żleb i Żleb Poszukiwaczy Skarbów.

Występują też jaskinie typu osuwiskowego i schrony. Największe z nich to Jaskinia Oblica w Paśmie Policy (długość 436 m) i Jaskinia w Sopotni Wielkiej. Mniejsze jaskinie, dawniej penetrowane przez zbójników występują też w masywie Małej Babiej Góry (Złota Studnia, Słowikowa Studnia).

Na wielu rzekach i potokach występują progi rzeczne, na których powstają wodospady i kaskady, a pod nimi kotły eworsyjne i baniory. Liczne progi występują np. na potoku Cicha. Największe z wodospadów to Wodospad w Sopotni Wielkiej i Wodospad na Mosornym Potoku.
Występują źródła wód mineralnych, głównie są to solanki i wody siarkowe. Najbardziej znane są źródła solankowe w miejscowości Sól, duże źródło solankowe występuje w Sidzinie Górnej. Źródła siarkowe występują w miejscowościach Lipnica Wielka i Lipnica Mała oraz na Śmierdzącym Potoku w miejscowości Złatna.

Beskid Żywiecki, podobnie jak w całych Karpatach, cechuje piętrowy układ roślinności, jednak w wielu miejscach w wyniku działalności człowieka uległ on zaburzeniu. Przed osiedleńczą działalnością ludzi lasy pokrywały całe Karpaty (tzw. Puszcza Karpacka). W Beskidzie Żywieckim lasy obecnie zajmują jeszcze około 70% powierzchni, czyli znacznie więcej od średniej krajowej.

Piętro pogórza (do wysokości 600–700 m) jest całkowicie zmienione w wyniku działalności człowieka. Dominują w nim pola uprawne, tereny zabudowane i lasy mieszane z przewagą świerka. W dolinach potoków i rzek występują olszyny z olszą szarą. Na wysokościach 600–1150 m rozciąga się regiel dolny. Dawniej porastały go głównie lasy bukowo-jodłowe, te jednak zostały wycięte, na ich miejsce wprowadzono świerka, który szybko rośnie i ma duże zastosowanie w budownictwie. Wyhodowano tutaj ekotyp świerka zwany świerkiem istebniańskim, charakteryzujący się bujnym wzrostem i wysokością ponad 40 m. Jedynie w nielicznych miejscach można jeszcze spotkać pierwotne fragmenty żyznej buczyny karpackiej lub kwaśnej buczyny górskiej. z bukiem pospolitym, w niewielu tylko miejscach uchowały się skupiska jodeł i pojedyncze jawory. Sztucznie wprowadzony świerk okazał się nieodporny na szkodniki i wiatrołomy. Obecnie w Beskidzie Żywieckim kontynuowaną jest zaplanowana na kilkadziesiąt lat przebudowa drzewostanu świerkowego na drzewostan wielogatunkowy.

W niższych partiach występują m.in. takie gatunki, jak: kopytnik pospolity, przytulia wonna, goryczka trojeściowa, dziewięćsił bezłodygowy, pierwiosnek wyniosły, śnieżyczka przebiśnieg, wiązówka błotna, ciemiężyca zielona, naparstnica zwyczajna, widłak goździsty, storczyk męski, borówka czarna, borówka brusznica, wiele gatunków goryczek, maliny, tarnina.

Pomiędzy 1150 a 1400 m rozciąga się regiel górny, w którym lepiej zachowała się roślinność pierwotna. Rośnie tu głównie karpacki bór świerkowy, w dolnych partiach spotyka się nieliczne jawory i buki. Piętro kosodrzewiny występuje na wysokościach 1400–1650 m (a więc tylko na Pilsku i Babiej Górze. Właściwe piętro halne (alpejskie) rozciąga się w Beskidzie Żywieckim powyżej poziomicy 1650 m i występuje tylko w partiach szczytowych Babiej Góry.

Podczas prowadzonej inwentaryzacji gatunków roślin na Babiej Górze stwierdzono występowanie 700 gatunków roślin naczyniowych, prawie 200 gatunków mchów, ponad 100 gatunków wątrobowców, 250 gatunków porostów i ponad 800 gatunków grzybów.

Fauna Beskidu Żywieckiego niewiele się różni od typowej fauny Karpat Zachodnich. Z ssaków kopytnych występują jelenie, dziki i sarny, z drapieżników lis, borsuk, kuna leśna, ryś, żbik, wilk . Czasami pojawiają się niedźwiedzie brunatne zachodzące tutaj ze strony słowackiej, gdzie zakładają gawry. Znaleziono też gawrę na polskiej stronie Smerekowa Wielkiego, ślady niedźwiedzia na Babiej Górze, samicę z młodymi obserwowano na Hali Rycerzowej. Wyjątkowo bogaty jest świat ptaków. Wśród gatunków drapieżnych najliczniej występują: jastrząb gołębiarz, puszczyk, pustułka zwyczajna, krogulec, kruk i myszołów zwyczajny. W lasach Wielkiej Raczy oraz na Hali Śrubita obserwowano rzadkiego głuszca, dość częsty jest jarząbek.

W reglu dolnym występuje kilka gatunków sikorek, orzechówka, dzięcioły (trójpalczasty, czarny, zielony), dzięciołek, strzyżyk, pluszcz, muchołówki, drozdy. Z ryb w potokach występują pstrągi, strzeble i głowacz białopłetwy. Przedstawicielami górskich płazów są kumak górski, żaba trawna, ropucha, rzekotka drzewna i szczególnie chronione salamandra plamista, i traszka karpacka. Z gadów można spotkać jaszczurki i żmije zygzakowate.

Wśród bezkręgowców stwierdzono występowanie około 2500 gatunków. Najliczniejsze są owady. Wśród motyli obserwowano gatunki występujące także na niżu (np. paź królowej, paź żeglarz, rusałka pawik, ale są także gatunki górówek występujące tylko w górach.

W Beskidzie Żywieckim utworzono: Babiogórski Park Narodowy, Żywiecki Park Krajobrazowy, a w jego obrębie 12 rezerwatów przyrody: rezerwat przyrody Butorza, rezerwat przyrody Gawroniec, rezerwat przyrody Oszast, rezerwat przyrody Dziobaki, rezerwat przyrody Lipowska, rezerwat przyrody Muńcoł, rezerwat przyrody Pilsko, rezerwat na Policy im. prof. Zenona Klemensiewicza, rezerwat przyrody Na Policy, rezerwat przyrody Pod Rysianką, rezerwat przyrody Romanka, rezerwat przyrody Śrubita.