בפארק ווטרטון-גליישר עדויות סטרטיגרפיות בנות 1,250 מיליוני שנים, של התפתחויות גאולוגיות בסלעי משקע ושינויים טקטוניים. תצורות סלע מעידן הפרקמבריון מכילות כמה מדוגמאות האבן העתיקות ביותר בהרי הרוקי, וכמה מאובנים קדומים ביותר. הפארק מתאפיין במעבר החד הקיים בו, בין מישורי העשב הגדולים (prairie) לתצורת נוף הררית, ובה פסגות בגבהים שמעל 2,800 מטרים. עידן קרח בתקופת הפליסטוקן שיווה לפסגות מראה מחודד, ויצר עמקים בעלי חתך בצורת U, עמקים "תלויים" (עמקים משניים החוברים לעמק ראשי, אך קרקעיתם גבוהה מקרקעית העמק הראשי), רכסים חדים וצרים, אגמים, נחלים ונהרות. בפארק גליישר ניתן למצוא בין 50 ל-60 קרחונים קטנים, הנמצאים בגובה רב. הפארק המאוחד הוא מקורם של נהרות (ובהם נהר ווטרטון) הנשפכים לשני אוקיינוסים ולשלושה ימים: לאוקיינוס השקט, למפרץ מקסיקו ולמפרץ הדסון.
בפארק ניתן למצוא חמישה אזורים אקולוגיים: טונדרה אלפינית, יער תת-אלפיני, יער הררי, אזור הצמחייה של אספן (אזור מעבר בין מישורי הדשא לטייגה בחלקים הגבוהים יותר של הפארק) וערבת דשא. בפארק נמצאו כמה סוגי צמחייה שהם ייחודיים לאזור זה, ולא נמצאו במקומות אחרים. ככלל, תועדו בפארק 1,258 מיני צמחים וסקולריים, בהם שישה מינים המוגדרים בקנדה כנדירים, ו-275 מיני חזזיות, ובהם 18 מינים המצויים רק באזור הפארק. בפארק תועדו שישים מינייונקים, בכללם אוכלוסייה של כ-200 דוביגריזלי וכ-400 דובים שחורים אמריקניים. הפארק הוא גם חלק ממסלול הנדידה של איילים קנדיים. יותר מ-240 מיני ציפורים נצפו בפארק, בהם עיטם לבן-ראש ובז נודד. בפארק נמצאים גם מיני דגים רבים.
חלקו הקנדי של הפארק, פארק אגמי ווטרטון, הוא אחד האתרים החשובים ביותר מבחינה ארכאולוגית באלברטה. עד היום זוהו בפארק 212 אתרים ארכאולוגיים, שנים עשר מהם מתוארכים לפחות לסביבות 8000 לפני הספירה. בפארק גליישר נמצאו חמישים אתרים ארכאולוגיים. שבטים אינדיאנים רבים חיו ונדדו באזור; הר צ'יף הנמצא בגבול הצפוני של פארק גליישר הוא אתר תרבותי של שבט שחורי הרגליים (Blackfeet).
איחוד שני הפארקים הושג הודות לפעילותם של חברי ארגון רוטרי הבינלאומי במונטנה ובאלברטה, ב-1932. היה זה הפארק הראשון מסוגו בעולם, ונועד לסמל את השלום והידידות בין שתי המדינות. שני הפארקים הוכרזו על ידי אונסק"ו כשמורה ביוספרית ב-1976, וכאתר מורשת עולמית ב-1995.
