Der auf 1.800 Metern Höhe gelegene Nationalpark ist Teil einer Wüsten­land­schaft Arizonas auf dem südlichen Colorado Pla­teau und gliedert sich in zwei, durch einen Korridor verbundene, Teile. Spezi­ell im südlichen Bereich findet man die sehenswerten versteinerten Holz­stücke, die dem Park seinen Namen gaben. Vor über 225 Millionen Jahren war das Hochplateau ein von vielen Flüssen durchzogenes Überschwemmungsgebiet. Hier gediehen neben Reptilien, Amphibien und kleineren Sauriern auch vielfältige urzeitliche Pflanzen bis hin zu großen Nadel­bäumen. Diese stürzten mit der Zeit um, wurden von Schlick und Schlamm abgedeckt und damit von der Sauer­stoffzufuhr abgetrennt. Eindringendes, silikathaltiges Grundwasser ersetzte das Holzgewebe und das Silikat blieb als versteinertes Holz zurück.

Eine 43 km lange Touristenstraße mit vielen Aussichtspunkten durchzieht heute den Park. Am Südeingang das Rainbow Forest Museum, mit vielen Ausstellungsstücken, und im Norden das Painted Desert Visitor Center informieren die Besucher über die vielfältigen Gegebenheiten des Nationalparks.

So können die Besucher die Überreste menschlicher Besiedlung, wie z.B. das Puerco Pueblo, das rekonstruierte Agate House oder den mit Petro­glyphen überzogene Newspaper Rock, besichtigen. Und überall findet man versteinertes Holz - teilweise Bruchstücke, teilweise komplette ansehnliche Stämme. Das Mitnehmen von derartigen Fossilien oder anderen archäologischen Gegenständen ist natürlich verboten und wird auch streng bestraft. Immer wieder kommt es vor, das Fahrzeuge bei der Ausfahrt kontrolliert werden.

Jenseits der I-40 breitet sich der nördliche Teil des Parks aus, die in vielen Farben leuchtende und vielfältig gezeichnete Painted Desert. Anders als im Süden, darf hier auch außerhalb der markierten Wege durch die  buntgemischten Felsfor­ma­tionen der Bad­lands aus Sandstein, Tonschiefern und vulkanischen Aschen gewandert werden. Für das Übernachten in der Wild­nis ist jedoch ein Permit unbedingt erforderlich.

Hier steht auch das sehenswerte, 1920 als Gasthaus gebaute, „Stone Tree House“. Im Laufe der Jahre wurde das Gebäude mehrmals umstrukturiert und zuletzt 2004 vollständig restauriert (unten). Heute dient es als „Painted Desert Inn“ dem NPS als Museum und bietet  herrliche Ausblicke in die umgebenden Wüstenland­schaften.