比利牛斯山脉地处欧洲西南部，位于法国与西班牙的交界处，是两国的界山。比利牛斯山脉东起地中海海岸，西至大西洋比斯开海湾，绵延430余千米。山脉宽度一般在80～140千米之间，东端最窄处，仅10千米，中部最宽处，达160千米，其山峰海拔多在2000米以上。
庞大的比利牛斯山脉实际上是阿尔卑斯山脉的延伸，具有阿尔卑斯山脉的自然特征。山体主要由花岗岩、古生代页岩和石英岩构成，在第四纪冰期时，这里冰川广泛发育，造就了这里遍布冰蚀谷、冰蚀湖的地貌特征。现代冰川多集中在海拔达3000米的冰斗和悬谷之内，总面积约为40平方千米。
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比利牛斯山脉是法国和西班牙边界的阿杜尔河、加龙河以及埃布罗河的分水岭。属地中海水系的埃布罗河，冬夏降水差异较大，冬多夏少，水位变化也因此大于其他地区；属大西洋水系的阿杜尔河、加龙河则四季降水均匀，河流水位变化不明显。
比利牛斯山脉按自然特征可分为3个部分，即：西比利牛斯山、中比利牛斯山和东比利牛斯山。
西比利牛斯山是从大西洋海岸到松波特山口的一段，该段山体由石灰岩构成，大多山峰海拔不到1800米。这部分山脉降水量最大，河流遍布，山体被河水侵蚀，形成山口，为法国和西班牙两国开辟了一条天然通道。这里的谷地适合栽种玉米、谷物和水果。
中段比利牛斯山包括从松波特山口到加龙河上游河口的这部分山体。这段山脉山势最高，险峰林立，终年积雪，海拔3000米以上的山峰就有5座，比利牛斯山脉的最高峰阿内托峰海拔3404米，即位于此段。这段山脉受地中海和大西洋气候影响较小，山间各地冬季的严寒气候延续时间较长。
东比利牛斯山又称为地中海比利牛斯山，是从加龙河上游到地中海海岸的一段，这段山脉海拔较低，多为由结晶岩组成的块状山地和山间盆地。
比利牛斯山脉蕴藏着丰富的矿藏，铁、锰、铝土、汞、褐煤等矿产丰厚。另外，山中风光优美、景色宜人，是重要的旅游胜地，又是冬季登山滑雪的理想场所。