Pohraničný chrbát od Ruského sedla vytvára mohutnú hradbu, ktorej nadmorské výšky sa pohybujú nad 1 000 metrov nad morom. Z hlavného hrebeňa vybiehajú rázsochy, ktoré sú oddelené brázdami. V ílovcovo - pieskovcových súvrstviach sú časté zosuvy. Pohorie sa delí na dva podcelky - Bukovce na severe a Nastaz na juhu.
Podnebie územia je pomerne teplé a vlhké. Bukovské vrchy sú súvisle porastené zachovalými čistými bučinami, ktoré vo vyšších polohách a na severných expozíciách striedajú jedľovo - bukové porasty s pralesným charakterom. Práve v Bukovských vrchoch je najväčší počet pralesov na Slovensku. K najvýznamnejším aj z medzinárodného pohľadu patrí prales Stužica, ktorý sa rozprestiera v hlbokej doline okolo Stužickej rieky na rozhraní Slovenska, Poľska a Ukrajiny, ďalej pralesy Havešová nad obcou Kalná Roztoka, Stakčínska Roztoka a Rožok. Južné úpätie hôr lemujú dubovo - bukové porasty. Pre Poloniny sú typické horské lúky - poloniny, ktoré sa nachádzajú na hlavných hrebeňoch. Rastú tu aj viaceré endemity. Medzi najvzácnejšie patria iskerník karpatský, hadomor ružový, klinček bradatý, fialka dácka, mliečnik Sojákov. Celkovo bolo zaznamenaných 1 010 druhov vyšších rastlín, 342 druhov machorastov, 210 druhov lišajníkov a 1 207 druhov húb. Významné sú práve početné porasty vzácnych húb a zvažuje sa ich ochrana. Sú na predbežnom zozname UNESCO.[3]
Oblasť Bukovských vrchov patrí medzi najneskôr a najmenej osídlené oblasti Slovenska. Veľkú časť obyvateľstva Bukovských vrchov tvoria príslušníci Rusínskej menšiny - Rusíni (Rusnáci). Prevažnú časť v tomto regióne predstavujú Rusíni východnejšej rečovej orientácie - Pujďaki, kým v Laboreckej vrchovine dominujú skôr Pijďaki.
Oblasť Bukovských vrchov je ideálna pre vyznávačov aktívneho alternatívneho trávenia voľného času. Sú tu výborné terény na turistiku - predovšetkým hlavný hrebeň, cykloturistiku či na hubárčenie.
V osemdesiatych rokoch 20. storočia bola postavená vodná nádrž Starina, ktorá slúži ako zásobáreň pitnej vody. Kvôli stavbe bolo zlikvidovaných 7 obcí a ich obyvatelia boli vysťahovaní.