Park prirode „Trebevićˮ stavlja se pod zaštitu u cilju zaštite različitih prirodnih elemenata, očuvanja prirodnog sastava i cjelovitosti ekosistema, očuvanja karakterističnih obilježja pejzaža, odnosno u svrhu očuvanja ukupne geološke i biološke raznovrsnosti.

Osnovnu vrijednost i najmarkantniju crtu reljefa čini planina Trebević koja sa sastoji od nekoliko grebena srednje visine, ukoliko se poredi sa višim planinama u svom okruženju. Trebević odlikuje izuzetna morfološka raznovrsnost zbog izraženih tektonskih pokreta, smjene  geološke podloge različitih svojstava kao i različitih vrsta erozionih procesa. Visoki krečnjački grebeni su pretežno oštri i nazubljeni, a udoline između njih uglavnom blago zaobljene. Područje je obilježeno i kontrastom između jugozapadnih padina planine koje su strmije, krševitije i uglavnom ogoljene, i zaklonjenijih, sjeveroistočnih padina koje su šumovitije i sa uglavnom blažim oblicima reljefa koji mjestimično prelaze u manje zaravni. Izuzetnom atraktivnošću i pejzažnom vrijednošću ističu se proširenja Brus i Dovlići, koji su zahvaljujući relativno blagim prirodnim uslovima pogodni za odmor i rekreaciju. Blizina velikih urbanih cjelina i pretežno planinska klima pogodoju razvoju izletničko-rekreativne funkcije parka prirode. Karakteristika ovog područja kojom pejzaž dobija na mozaičnosti jeste značajna pokrivenost šumom i  predstavlja tipični pokriveni karst ili merokarst. Sa druge strane trijaski krečnjaci su zaslužni za atraktivne pejzaže Trebevića na kojima dominira stijenska masa i koji predjelu mjestimično daju alpski izgled.

Morfološkoj raznovrsnosti zaštićenog područja doprinijele su duboko usječene, klisuraste doline Miljacke, odnosno njenih sastavnica Paljanske i Mokranjske Miljacke koje čine prirodnu granicu između Trebevića i Romanije. Dolinske strane ovih rijeka na pojedinim mjestima se izdižu skoro vertikalno, stvarajući teško prohodan kanjon. Najdublji razvoj klisure od 470 m relativne visine zabilježen je na dijelu doline Paljanske Miljacke prije sastava sa Mokranjskom Miljackom. Izuzetno vrijedan objekat geonasljeđa i najznačajniji površinski oblik karstnog reljefa predstavlja prerast u klisuri Paljanske Miljacke, koji se nalazi u ataru sela Radonjići, u blizini ušća Bistrice. Zabilježeni su i drugi površinski i podzemni karstni oblici poput pećina, jama, vrtača i ponora. Izvori su dosta brojni, a najčešći se javljaju na kontaktu verfenskih slojeva i srednjetrijaskih krečnjaka.

Specifične ekološke prilike su uslovile razvoj posebne flore i vegetacije. Na osnovu literature i istraživanja, floru Trebevića sa kanjonom i klisurom Miljacke izgrađuje 1 030 taksa specijskih i infraspecijskih kategorija, što čini oko 20 % ukupnog broja vrsta zastupljenih u flori Bosne i Hercegovine. Endemične biljne vrste su značajno zastupljene. Vrste koje pripadaju ovoj grupi su ograničenog raprostranjenja. Mnoge od ovih vrsta imaju reliktni karakter tj. u doba glacijacija su  našle utočište upravo ukanjonu Miljacke.  U najvećem procentu  su zastupljene u pukotinama krečnjačkih stijena i na siparima, a njihova brojnost opada prema suvim kamenjarima, gorskim i subalpskim livadama. To su uglavnom subendemi rasprostranjeni na većim geografskim cjelinama (dinarski, balkanski, balkansko-apeninski, balkansko-alpski). Među endemičnim vrstama dominiraju mezoendemi, dok se stenoendemične vrste javljaju u formi infraspecijskih kategorija. Zbog značajanog doprinosa raznovrsnosti ukupne flore naše države endemične i reliktne vrste  kanjona Miljacke zaslužuju posebno mjesto u konzervaciji prrirode.

Jedinstvenost i atraktivnost ovom području daje trasa nekadašnje pruge uskog kolosijeka iz vremena Austrougarske koja prati najveći dio toka Paljanske Miljacke i odlikuje je veliki broj tunela, mostova i podzida.