Najneskôr a najmenej osídlené Bukovské vrchy sú súčasťou chránenej krajinnej oblasti Východné Karpaty. Na západe hraničia s Laboreckou vrchovinou, na juhu s Beskydským predhorím, na východe so štátnou hranicou s Ukrajinou a na severe s Poľskom. Veľká časť Bukovských vrchov vytvára Národný park Poloniny. Najvyšším vrchom pohoria je Kremenec (1 221 m n. m.).
Bukovské vrchy sú budované vonkajším flyšom. Horské chrbty tvoria odolné pieskovcové chrbty. V menej odolných ílovcových vrstvách vznikli depresie (preliačiny) ako Ruská kotlina, Runinská kotlina, Uličská kotlina či Sedlická kotlina. Z hlavného hrebeňa vybiehajú viaceré rázsochy, ktoré rozdeľujú brázdy. V ílovcovo-pieskovcových súvrstviach sú časté zosuvy.
Typické pre Poloniny sú horské lúky (poloniny), ktoré sú domovom najrôznejších endemitov. K najvzácnejším patria iskerník karpatský, hadomor ružový, klinček bradatý, fialka dácka či mliečnik Sojákov. V oblasti bolo zaznamenaných viac ako 1 000 druhov rastlín. Príroda Bukovských lesov je domovom medveďa hnedého, rysa ostrovida, vlka obyčajného či najväčšieho európskeho cicavca – zubra európskeho.
K turisticky najatraktívnejším miestam Bukovských vrchov patria drevené kostolíky v Topoli, Uličskom Krivom, Ruskom Potoku a Kalnej Roztoke.
V 80. rokoch bola postavená vodná nádrž Starina, ktorá slúži ako zásobáreň pitnej vody a kvôli jej výstavbe bolo zlikvidovaných 7 obcí.