Este parque se encuentra al noroeste del departamento de Santa Cruz, cerca de la frontera con Brasil, ocupando también una pequeña porción al este del departamento de Beni. Su superficie es de 914000 hectáreas.

Fue creado el 28 de junio de 1979 con el nombre de Parque Nacional Huanchaca. Posteriormente pasó a tener su denominación actual, en honor al biólogo boliviano asesinado en el año 1986, durante la construcción de este lugar, en la cual participó.

El clima es tropical cálido y húmedo. La región posee un relieve llano, con presencia de serranías de noreste a sureste, como la serranía Negra y la serranía de Huanchaca. Con respecto a la hidrografía, la zona pertenece a la cuenca del Amazonas; los ríos Paraguá y Verde, son afluentes del Guaporé, afluente a su vez del Mamoré, quien vuelca sus aguas al Madeira, río de Brasil.

El Parque Noel Kempff Mercado ofrece al visitante la posibilidad de disfrutar de bellos paisajes con variedad de especies de fauna y flora, con una intervención humana mínima, a excepción del turismo y la investigación científica.

Su particular belleza paisajística está formada por los grandes farallones y cataratas de la meseta Caparu, formación única del Escudo Precámbrico en la zona. Entre las ecoregiones presentes destacan el Bosque Húmedo Submontañoso, el Bosque Húmedo Estacional en tierras bajas, el Bosque Ribereño, el Bosque semideciduo y las Sabanas del Cerrado.

Flora

Existen 2700 especies de plantas superiores registradas, aunque se estima que podrían existir cerca de 4,000 especies. Entre la flora destacan la mara, el roble, el cedro, la goma, varias especies de palmas como el asaí, el motacusillo, la pachiuva y la palma real. Hay además una gran diversidad de especies de orquídeas y comunidades florísticas típicas del Cerrado.

Fauna

Se han registrado 1098 especies de fauna en el Parque. Entre la fauna tiene especial importancia un conjunto de especies silvestres que se encuentran amenazadas en otras regiones del país como el ciervo de los pantanos o gama, el jaguar, el tigrecillo, el mono tití, el marimono, el manechi, la paraba jacinta, la tataruga, el caimán y el jaguar negro o pantera. En cuanto a las aves, se ha estimado la existencia de más de 600 especies.

Otros sitios atractivos de la región son las Misiones jesuíticas en las poblaciones de San Ignacio de Velasco, Concepción, Guarayos y San Javier, algunas de ellas también declaradas patrimonio de la humanidad por la UNESCO. También existen sitios arqueológicos en la región de Piso Firme.

Vecino al parque está la reserva biológica de la Laguna Bahía con gran riqueza faunística, destacándose los caimanes negros de gran porte.