Der Landschaftspark Fils erstreckt sich vom Filsursprung bei Wiesensteig auf der Schwäbischen Alb im Osten entlang der 63 Kilometer langen Fils bis zur Neckarmündung bei Plochingen und überwindet eine Höhendifferenz von über 400 Metern: Von der Quelle zur Mündung ab Wiesensteig, Mühlhausen im Täle, Bad Ditzenbach, Deggingen, Bad Überkingen, Geislingen an der Steige, Kuchen, Gingen an der Fils, Süßen, Salach, Eislingen/Fils, Göppingen, Uhingen, Ebersbach an der Fils, Reichenbach an der Fils bis Plochingen.

Im Westen grenzt die Gebietskulisse an das Neckartal, im Norden an den Höhenrücken des Schurwalds und das Remstal und im Bereich des Oberen Filstals umfasst sie Teile des Naturraums Mittlere Kuppenalb.

Der naturräumliche Charakter des Landschaftsparks verändert sich von einem naturnahen und ländlich geprägten, gering besiedelten Oberlauf zu einem industriell überformten und stark besiedelten Unterlauf. Das Obere Filstal auf der Schwäbischen Alb prägen Wacholderheiden und Wiesen, Tuffterrassen und Wasserfälle. Viele Flächen stehen unter Naturschutz. Ab dem Mittleren Filstal im Albvorland zwischen Kuchen und Göppingen weitet sich der Talraum. Nahe dem Albtrauf bilden die drei Kaiserberge – Hohenstaufen, Rechberg und Stuifen – prägnante Bezugspunkte. Eine Vegetation aus Feldern, Wäldern und Streuobstwiesen bestimmt bis zur Neckarmündung das Landschaftsbild.

Entlang der Filstalroute, einem regional bekannten Radwanderweg, finden sich landschaftliche Besonderheiten wie die Hausener Wand, eine steil aufragende Felsformation bei Bad Überkingen, aber auch zahlreiche industriegeschichtliche Zeugnisse wie die historische Arbeitersiedlung bei Kuchen.