Parcul este situat in sudul statului Chile, in Patagonia. El apartine de regiunea Region de Magallanes y de la Antartica Chilena fiind la 140 km nord de orasul Puerto Natales (19.000 loc.). La nord parcul se invecineaza cu Argentina, la vest cu „ghetarul Grey" si lacul „Lago Grey", la sud cu „Lago del Toro" si la est cu „Lago Sarmiento de Gamboa". Parcul National se intinde pe o suprafata de 2.420 km². Pe teritoriul se afla munti cu altitudini de peste 3000 de m, ca si ghetari si fiorduri. Formatiunea „Torres del Paine“ este simbolul reprezentativ al parcului, acesta este un munte de granit situat central in parc, el are trei varfuri aciculare cu o inaltime intre 2600 si 2850 m. La sud de el se afla lacul „ Lago Nordenskjold," denumit dupa geologul suedez Otto Nordenskjold. „Paine Grande" (3050 m) este cel mai inalt pisc din parc. Ghetarul cei mai cunoscut fiind „Ghetarul Grey" care a dat nastere lacului Lago Grey. Vara temperaturile medii din regiune oscileaza in jur de 11 °C si iarna in jur de 1 °C.
In urma cu 14.000 de ani s-a incheiat ultima perioada de glaciatiune in Patagonia, de aici incepand are loc retragerea treptata a ghetarilor. Dupa retragerea lor regiunea a inceput sa fie populata de flora si fauna. In 1895 aventurierul german „Hermann Eberhard" a gasit Scheletul de la Milodon" care era scheletul unui „Megatherium" care a trait in pleistocen. „Pestera Milodon" se in partea estica a parcului fiind o atractie turistica. In anul 1906 a luat nastere la marginea de rasarit a parcului orasul „Cerro Castillo". Inainte de declarea parcului se guvernul chilian, fostul proprietar al terenului pentru a crea pasuni pentru oi, a ars o mare parte din paduri. Azi regiunea incepe din nou sa se refaca. Parcul national a luat nastere in anul 1959 iar in anul 1978 a fost declarat biorezervat si patrimoniu mondial UNESCO. La 17 februarie 2005 un incendiu mare de padure a distrus o suprafata de peste 15.000 ha. Incendiul a fost provocat prin neglijenta unor turisti. Incalzirea globala a climei terestre se face resimtita si aici, aceasta s-a constatat prin topirea mai accelerata a ghetii.
Regiunea parcului are un un relief foarte variat, existand piscuri inalte cu ghetari, la poalele carora se gasesc intr-o vegetatie de tundra lacuri numeroase, paduri de conifere, arbori din ordinul Pinales, Fagales, Berberidopsidales, flori numeroase printre care orhidee. Fauna este reprezentata prin specii de guanako, nandu, pasari mai mici si condorul Anzilor. Administratia si intretinerea parcului se poate realiza prin venturile pe care le aduce turismul.