Localizado no extremo sul do estado de São Paulo, o parque é banhado a leste pelo Oceano Atlântico, a oeste pelo Canal de Ararapira, a norte pela Baía de Trapandé e a sul pela Barra de Ararapira. Integra uma das maiores áreas contínuas de floresta primária. Os cenários da região são formados por costões rochosos, praias, braços de mar, estuários, barras, lagunas, restingas, manguezais, rios, planície litorânea, ilhas e montanhas cobertas de florestas. Constituindo assim um complexo conjunto de ecossistemas, no qual já foram catalogadas quase mil espécies de plantas, destacando-se orquídeas e bromélias, além de ipês, canelas, palmitos-juçaras, caixetas e jequitibás. Quanto à fauna, ocorrem espécies ameaçadas de extinção, como papagaios-de-cara-roxa, jacutingas, jaós-do-litoral, bugio, onças-pardas e jacarés-do-papo-amarelo. Além das riquezas naturais, o Parque da Ilha do Cardoso abriga um patrimônio histórico-cultural excepcional, formado por sambaquis, ruínas e comunidades tradicionais.
Dentre as 7 comunidades caiçaras existentes na Unidade, duas apresentam Núcleos de visitação consolidados por anos de organização junto aos moradores locais, são eles: o Núcleo Perequê e o Núcleo Marujá.