Nemuno kilpų regioniniame parke saugomas unikalus didžiųjų Nemuno kilpų ir Punios šilo kraštovaizdis, jo gamtinė ekosistema bei kultūros paveldo vertybės. Jis įsteigtas išsaugoti:

• Didžiųjų Nemuno kilpų – Punios, Balbieriškio, Prienų ir Birštono – sistemą, Nemuno, Verknės, natūralių upelių slėnių struktūrą su unikaliais atragiais, dubumomis, gūbriais, atodangomis, pirmykščių Lietuvos miškų bruožus išlaikiusius Punios ir Prienų šilus su vertingomis biocenozėmis, unikalų Degsnės maumedyną;
• Punios piliakalnio su senovės gyvenvietės liekanomis bei Pelekonių – Dambravos piliakalnių kompleksus, Birštono kurorto ir Nemajūnų urbanistinius kompleksus, Naravų ir Siponių kaimų kraštovaizdžių kompleksus bei kitas kultūros paveldo vertybes;
• gamtinės ekosistemos stabilumą, biotos komponentus, savitą augaliją ir gyvūniją, natūralius žuvų migracijos kelius bei nerštavietes.

Nemuno kilpų regioninio parko kraštovaizdyje vyrauja unikali slėninių erozinių bei hidrologinių procesų sukurta hidrografinė–morfologinė struktūra, kur vertikalūs peraukštėjimai siekia iki 40–60 m aukščio, o stačių erozinių Nemuno kilpų šlaitų raiškumas dar labiau padidintas vėliau sukurtos ištisos gynybinių piliakalnių grandinės. Jis pasižymi įvairiais gamtos bei kultūros paveldo objektais bei kompleksais, taip pat ypač dideliu rekreaciniu ir pažintiniu turistiniu potencialu. Jame Nemunas išraito kraštovaizdžio identitetui ypač svarbias 4 didžiąsias (Punios, Balbieriškio, Prienų, Birštono) ir 2 mažąsias (Kernuvių, Kalvių) kilpas.

Nemuno kilpų regioninio parko kraštovaizdžio įvairovę sukuria šie svarbiausi kraštovaizdžio tipai: miškingo bei sukultūrinto ir urbanizuoto meandruoto terasinio slėnio, miškingų smėlingų fliuvioglacialinių terasų ir holoceninių kopų, raiškių miškingų bei mažai sukultūrintų erozinių slėnių šlaitų, miškingų bei sukultūrintų smulkių erozinių slėnių ir gilių erozinių slėniukų, natūralių bei sukultūrintų erozinių plokščiaragių (atragių) ir gūbrių, natūralių ir mažai sukultūrintų nedidelių upių slėnių, miškingų smėlingų banguotų pakilumų, miškingų holoceno kopų, sukultūrintų priemolingų–molingų banguotų moreninių pakilumų ir kurortinio miesto užstatos.

Europos Bendrijos svarbos buveinės (kodas ir pavadinimas): 2330 nesusivėrusios žemyninės smiltpievės, 3150 natūralūs eutrofiniai ežerai su plūdžių arba aštrių bendrijomis, 3270 dumblingos upių pakrantės, 6120 karbonatinių smėlynų pievos, 6210 stepinės pievos, 6430 eutrofiniai aukštieji žolynai, 6450 aliuvinės pievos, 6510 šienaujamos mezofitų pievos, 6530 miškapievės, 7110 aktyvios aukštapelkės, 7140 tarpinės pelkės ir liūnai, 7210 žemapelkės su šakotąja ratainyte, 7230 šarmingos žemapelkės, 8220 silikatinių uolienų atodangos, 9010 vakarų taiga, 9020 plačialapių ir mišrūs miškai, 9050 žolių turtingi eglynai, 9080 pelkėti lapuočių miškai, 9160 skroblynai, 9180 griovų ir šlaitų miškai, 91D0 pelkiniai miškai, 91E0 aliuviniai miškai.

Bendras augalų rūšių skaičius – 973, iš jų 3 saugomos Europos Bendrijos, 38 įrašytos į Lietuvos raudonąją knygą. Bendras gyvūnų rūšių skaičius – 1713, (56 žinduolių, 203 paukščių, 17 varliagyvių ir roplių, 767 drugių, 455 vabalų), iš jų 56 saugomos Europos Bendrijos, 93 įrašytos į Lietuvos raudonąją knygą. Bendras grybų rūšių skaičius – 505, iš jų 23 įrašytos į Lietuvos raudonąją knygą.

Gamtos ir kultūros paveldo vertybėms išsaugoti Nemuno kilpų regioniniame parke skirta 1 gamtinis rezervatas ir 18 draustinių (8 kraštovaizdžio, 2 geomorfologiniai, 3 hidrografiniai, 2 botaniniai, 1 telmologinis, 1 archeologinis, 1 urbanistinis, 2 genetiniai).

Punios šilo gamtiniame rezervate saugomas pirmykščių Lietuvos girių bruožus išlaikęs unikalus Punios šilo gamtinis kraštovaizdis su sengirei būdingomis ir gausiai aptinkamomis, įvairiomis saugomomis gyvūnų, augalų bei grybų rūšimis ir jų natūraliomis buveinėmis.

Kraštovaizdžio draustiniuose saugoma: Kalvių – miškingas Kalvių erozinio atragio kraštovaizdis su etaloninėmis sausų šlaitų bei pamiškių bendrijomis; Naravų kaimo – vaizdingas Naravų kilpos kraštovaizdis su unikalia tris istorinius laikotarpius atspindinčia Naravų kaimo užstatymo ir žemėvaldos struktūra, archeologinės bei memorialinės vertybės; Nemajūnų – valakinė Nemajūnų kaimo užstatymo struktūra, archeologinės, architektūrinės ir memorialinės vertybės; Prienų šilo – miškingo zandrinio kraštovaizdžio etalonas su išlikusiais sengirės fragmentais, natūraliu Vadės upeliu, Revuonos ištakų pelkiniu kompleksu, saugomų augalų rūšių, ypač lieknojo švylio, šakotosios ratainytės ir žvilgančiosios riestūnės, augavietėmis; Punios – išraiškingas stačių miškingų Nemuno ir Punelės šlaitų kraštovaizdis su vienu žymiausių bei didžiausių Lietuvoje Punios piliakalniu ir Punios bažnyčios architektūriniu kompleksu; Punios šilo – išraiškingas Nemuno stačių krantų miškingas kraštovaizdis su saugomimis gyvūnų, augalų ir grybų rūšimis, natūraliomis buveinėmis, įspūdingu Panemuninkų skardžiu, Punios šilo ąžuolais bei kultūros paveldo vertybės; Siponių kaimo – raiškaus agrarinio slėnio kraštovaizdis, išlaikęs bendrąją valakinės statybos struktūrą su tradicine Siponių bei Šaltinėnų kaimų architektūra ir stačių Nemuno šlaitų natūralios buveinės; Verknės – raiškus Verknės žemupio slėnio kraštovaizdis su sudėtinga hidrografine struktūra, piliakalniais, atodangomis ir eroziniais cirkais.

Geomorfologiniuose draustiniuose saugoma: Daukantų – unikalus erozinis Nibrių atragis, raiški erozinė Daukantų dubuma, stačiašlaitis Jieznelės upelio slėnis ir griovų bei raguvų suraižyti pagrindiniai Nemuno slėnio šlaitai; Škėvonių – unikalus slėninės erozijos darinys – Škėvonių gūbrys bei jo aplinka ir raiškus erozinis Birštono atragis.

Hidrografiniuose draustiniuose saugoma: Didžiųjų Nemuno kilpų – visoje ledyninio reljefo paplitimo zonoje unikalaus pobūdžio ir masto Didžiųjų Nemuno kilpų (Punios, Balbieriškio, Prienų ir Birštono) hidrografinė struktūra; Ošvenčios – originalios dvejopos hidrografinės struktūros Ošvenčios upelis su raiškia erozine pragrauža; Vizdijos – natūralus Vizdijos upelis bei jo slėnis.

Botaniniuose draustiniuose saugoma: Drubengio – šaltiniuoto Drubengio upelio gilus slėnis su saugomų augalų, gyvūnų ir grybų rūšių, ypač baltakraštės artonijos, skylėtosios menegacijos, blyškiosios džioveklės, natūraliomis buveinėmis; Degsnės – unikalus introdukuotas, pasiekęs brandą itin didelio našumo Degsnės maumedynas ir Degsnės miško europinio maumedžio genetinis medynas.

Punios šilo botaniniame-zoologiniame draustinyje saugomos etaloninės Punios šilo natūralios buveinės su sengirių tipo medynais, medžiais – gamtos paminklais, saugomos gyvūnų, augalų bei grybų rūšys, ypač ąžuolinis pintenis, ąžuolinė baktrospora, skėtrioji briedragė, didysis asiūklis ir labai gausias populiacijas draustinyje turinčios rūšys – plačioji platužė, skylėtoji menegacija, ąžuolinė kepena, krokinis minkštenis, karpotoji kempė, skaisčioji raudonpintelė, tarpinis ir tuščiaviduris rūteniai, svogūninė kartenė, didysis skydvabalis, niūraspalvis auksavabalis, Punios šilo paprastosios pušies ir Punios šilo paprastosios eglės genetiniai medynai, archeologinės vertybės.

Tartoko telmologiniame draustinyje saugoma natūrali šarminga žemapelkė.

Pelekonių archeologiniame draustinyje saugomas Pelekonių piliakalnių kompleksas ir jo aplinka.

Birštono urbanistiniame draustinyje saugoma būdinga mažo kurortinio miestelio istorinė dalis, jos urbanistinė (planinė, erdvinė, tūrinė) struktūra su senųjų vilų pastatais ir kitais istoriniais statiniais, šių statinių tradicinė architektūrinė išraiška ir jų aplinka, Birštono Vytauto parkas ir piliakalnis su gyvenviete.

Punios šilo pušies ir Punios šilo eglės genetiniuose draustiniuose saugomas Nemuno slėnyje susiformavęs Punios šilo unikalus pušies ir eglės genofondas.

Nemuno kilpų regioniniame parke yra 14 valstybės saugomų paveldo objektų: Balbieriškio, Siponių ir Škėvonių atodangos, Panemuninkų skardis, Verknės atodanga Ožkų pečius, Balbieriškio versmės, Punios šilo pušis, storasis ąžuolas, 5 Punios šilo ąžuolai, Degsnės miško maumedis (aukščiausias Lietuvos medis). Regioniniame parke yra 65 kultūros paveldo objektai.