L'ambiente è tipicamente fluviale con lame, meandri, specchi d'acqua, boschi, ghiaie e sabbie. Un'oasi naturale in netto contrasto con il paesaggio circostante caratterizzato dalla predominanza della monocoltura a riso. L'aspetto morfologico del territorio è strettamente condizionato dal fiume Sesia, il quale, avendo carattere torrentizio con ampie escursioni tra i periodi di magra e di piena, conferisce all'ambiente un aspetto mutevole e vario.
Il parco venne istituito con l'obiettivo di tutelare alcuni particolari ambienti dai quali prende il nome, detti "lame". Sono formazioni paludose generate dal fiume Sesia, che, quando è soggetto a piene improvvise, abbandona spesso il proprio corso, scegliendone un altro. I meandri abbandonati, nei quali ristagna l'acqua, vengono letteralmente colonizzati dalla flora palustre dando origine alle cosiddette "lame". Questo ambiente ospita una fauna molteplice, in particolare uccelli, tra i quali il germano reale, il martin pescatore ed il porciglione, oltre a alzavole, codoni, mestoloni, morette e moriglioni. Si possono anche osservare anche dei rettili, quali la ormai rarissima testuggine d'acqua. La flora comprende carpini, frassini, olmi, querce, robinie e salici.
La Riserva Naturale Speciale Isolone di Oldenico, parte del Parco Lame del Sesia, ospita una garzaia tra le più popolate d'Italia, dove nidificano garzette, aironi cenerini, cormorani e aironi guardabuoi. Nei periodi appropriati il birdwatching si può praticare nei capanni d'osservazione attrezzati del Parco. Tuttavia non è questa l’unica grande "città” degli aironi: la Garzaia di Villarboit è Riserva Naturale Speciale della Regione Piemonte dal 1990. La superficie protetta è formata da una parte di coltivo a pioppeto e risaia, e da un bosco ceduo con robinie, olmi campestri e ontani neri.
Altro luogo di nidificazione degli ardeidi è a Carisio, sulla sponda destra del torrente Elvo, con la Riserva Naturale Speciale della Garzaia di Carisio. In un'area di pianura fortemente antropizzata, hanno "trovato casa" nitticore, garzette e aironi cenerini.
