Το επιβλητικό βουνό που υψώνεται στα βόρεια της Χίου, φιλοξενεί στα γυμνά βράχια, στα δάση και στις θαμνώδεις του πλαγιές έναν μεγάλο αριθμό από σπάνια είδη της χλωρίδας. Το όρος Πελινναίο αναφέρεται πολύ συχνά με διαφορετικές και μάλλον λανθασμένες γραφές, όπως Πελινέο, Πεληνέο, Πελιναίο και Πεληναίο. Το βουνό έχει συνδεθεί μυθολογικά με τον ξακουστό κυνηγό Ωρίωνα που έφτασε εδώ καλεσμένος από τον πρώτο βασιλιά της Χίου, τον Οινοπίωνα, για να σκοτώσει τα θηρία του νησιού. Ο Ωρίωνας ερωτεύθηκε την κόρη του βασιλιά Χιόνη, αλλά ο Οινοπίων που δεν τον ήθελε για γαμπρό, τον μέθυσε και τον τύφλωσε. Το Πελινναίο μαζί με τους πρόποδες του περιλαμβάνει ουσιαστικά ολόκληρη τη Βόρεια Χίο. Στα ανατολικά συνορεύει με τα μικρότερα όρη Κρανός, Όρος και Μεσόβουνος που θεωρούνται απολήξεις του βουνού και στα βόρεια πέφτει απότομα στην θάλασσα μετά από μια απόσταση 4 χλμ. σε ευθεία από τις ψηλότερες κορυφές. Στα δυτικά, τα ρέματα των Καμπιών, του Μαλαγγιώτη και του Αχυρώνα χωρίζουν το βουνό από τους όμορφους λόφους της Αμανής και στα νότια σβήνει ήρεμα στην Κεντρική Χίο μέσα από τα υψώματα  των Πλακών και του Περδικόβουνου. Η κατεύθυνση του Πελινναίου είναι από τα βόρεια προς τα νότια σε ένα μήκος που φτάνει τα 12 χλμ., ενώ το μήκος των ψηλότερων σημείων φτάνει τα 5 χλμ. Η ευρύτερη έκταση του βουνού απλώνεται σε περίπου 82 τ.χλμ. Πρόκειται για έναν επιβλητικό ορεινό όγκο που σηκώνεται εντυπωσιακά από τη θάλασσα φτάνοντας το μέγιστο υψόμετρο των 1.293 μέτρων στην κορυφή Αγία Τριάδα. Άλλες κορυφές είναι ο Μεσόβουνος (1.186 μ.), ο Νευκόλακκος (1.155 μ.) και το Όρος (1.028 μ.). Στο Πελινναίο επικρατούν τα ασβεστολιθικά πετρώματα, ενώ υπάρχουν και λίγοι σχιστόλιθοι. Από τις πλαγιές του βουνού ξεκινούν πολλά ρέματα και χείμαρροι που τα περισσότερα δημιουργούν γύρω τους μια οργιαστική βλάστηση. Σημαντικότερα από αυτά είναι το Καβουρολάγκαδο, ο Αμυθούντας, ο Διπόταμος, ο Βρυσών, των Καμπίων, ο Μαλαγγιώτης, ο Συκιάς και του Αχυρώνα. Το Πελινναίο έχει δύο ξεκάθαρα πρόσωπα: το κατάφυτο βόρειο και βορειοδυτικό και το πιο ξερό κεντρικό και νότιο. Γύρω από το βουνό απλώνονται χωριά που είναι χτισμένα αμφιθεατρικά με μοναδική θέα προς το Αιγαίο ή τα κεντρικά της Χίου, όπως οι Αμάδες, το Βίκι, τα Καμπιά, η Σπαρτούντα, τα Φυτά και οι Κηπουριές. Το βουνό έχει δεινοπαθήσει από τις συνεχείς πυρκαγιές, αλλά παρόλα αυτά εξακολουθεί να είναι ένας σημαντικός βιότοπος. Το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό του Πελινναίου είναι ότι μέσα σε μια μικρή σχετικά απόσταση εναλλάσσονται πολλοί διαφορετικοί τύποι βλάστησης και έτσι η περιοχή συγκεντρώνει ένα μεγάλο πλούτο από σπάνια είδη της χλωρίδας. Επιπλέον, τα μονοπάτια του βουνού είναι πολλά και σχετικά εύκολα, προσφέροντας έτσι μοναδικές περιπατητικές εμπειρίες. 

Στα χαμηλά αναπτύσσεται η μεσογειακή μακία και τα φρύγανα με είδη όπως χνουδοβελανιδιές, πουρνάρια, θαμνοκυπάρισσα, γκορτσιές, αγριελιές, χαρουπιές, σκίνα, κοκκορεβυθιές, φυλλίκια, κράταιγοι, μυρτιές, ρίγανες, λαδανιές, ρείκια, φασκόμηλα, κ.ά. Πιο ψηλά ξεκινάνε δάση τραχείας πεύκης και άγριων κυπαρισσιών που δίνουν τη θέση τους σε μεγάλα αγριόκεδρα. Είναι ενδιαφέρον ότι σε πολλά γυμνά σημεία υπάρχουν τεχνητά, περιφραγμένα δασάκια τα οποία αποτελούν κληροδοτήματα, μια υπέροχη παράδοση των ντόπιων. Στα ρέματα η βλάστηση γίνεται οργιώδης με πλατάνια, σφενδάμια, δάφνες, μουριές, βατομουριές, λυγαριές, πικροδάφνες και αγριοκαλαμιές. Το Πελινναίο είναι ξακουστό για τα πολλά σπάνια είδη φυτών που φιλοξενεί. Από αυτά ξεχωρίζει η φριτιλάρια Fritillaria carica subsp carica, ένα από τα πιο ντελικάτα φυτά της χώρας μας, που μέχρι πριν λίγα χρόνια πιστευόταν ότι ήταν ενδημική του βουνού και είχε την επιστημονική ονομασία Fritillaria pelinaea. Τα σημαντικότερα φυτά του βουνού είναι το Acantholimon aegaeum, η καμπανούλα Campanula cymbalaria, το Origanum sipyleum, το θυμάρι Thymus sipyleus, το τσάι Sideritis sipylea, η Paronychia chionaea subsp chionaea, το Asyneuma virgatum subsp cichoriiforme, το αγριογαρύφαλλο Dianthus anatolicus, ο κρόκος Crocus fleischeri, τα αγριόσκορδα Allium reuterianum και Allium exile, ο Pterocephalus pinardii, η Johrenia dichotoma subsp dichotoma, το Vincetoxicum canescens subsp pedunculatum, η Anthemis aciphylla, το Cirsium steirolepis, ο Lotononis genistoides, η Ziziphora tenuior, το Amelanchier parviflora subsp dentata, ο Cotoneaster nummularius, ο Astragalus condensatus, η Lomelosia polykratis και η Asperula nitida subsp mytilinica. Άλλα ενδιαφέροντα φυτά είναι ο γάλανθος Galanthus elwesii, το Bunium microcarpum subsp microcarpum, ο Tetragonolobus conjugatus subsp requienii, ο Astragalus lesbiacus, η Festuca pseudosupina, το Ferulago humilis, ο κρόκος Crocus biflorus subsp biflorus, το Microsciadium minutum, η κενταύρια Centaurea urvillei, το Onosma aucheriana, το Alyssum fulvescens, το Erysimum hayekii, η Hesperis balansae, τα αγριογαρύφαλλα Dianthus elegans και Dianthus zonatus, ο Convolvulus scammonia, η Minuartia attica subsp idaea, οι σιληνές Silene samothracica και Silene urvillei, το κολχικό Colchicum boissieri, η Colutea melanocalyx subsp davisiana, ο Ribes orientale, η ίριδα Iris suaveolens, η Nepeta italica, η Satureja spinosa, ο Atraphaxis billardierei, το Galium incanum subsp incanum και η Veronica grisebachii. Η χλωρίδα συμπληρώνεται με είδη, όπως η Cephalaria squamiflora subsp squamiflora, η Arenaria deflexa subsp deflexa, η Arenaria guicciardii, το Allium dentiferum, η Sternbergia colchiciflora, το Tordylium hirtocarpum, η Aristolochia hirta, η Aristolochia parvifolia, η Anthemis cretica subsp leucanthemoides, η Inula verbascifolia subsp heterolepis, η Berberis cretica, η Aubrieta deltoidea, η Malcolmia chia, η καμπανούλα Campanula lyrata subsp lyrata, η Legousia pentagonia, η Minuartia lydia, η σιληνή Silene gigantea subsp gigantea, το κολχικό Colchicum variegatum, το Ornithogalum armeniacum, ο κρόκος Crocus pallasii subsp pallasii, η ίριδα Iris unguicularis subsp carica, το Thymus zygioides, το Galium brevifolium,το  Verbascum glomeratum και η βιόλα Viola sieheana. Διάσημες είναι και οι ορχιδέες που απαντώνται στο Πελινναίο, όπως οι Cephalanthera epipactoides, Cephalanthera longifolia, Himantoglossum comperianum, Orchis provincialis, Orchis anatolica, Orchis sancta, Ophrys polycratis, Ophrys pelinaea, Ophrys dodekanensis, Ophrys umbilicata, Ophrys blitopertha, Ophrys labiosa, Ophrys iricolor, Ophrys speculum και Ophrys orphanidea.

Η ορνιθοπανίδα περιλαμβάνει διάφορα ενδιαφέροντα είδη με κυρίαρχο το ακριβοθώρητο σμυρνοτσίχλονο που στην Ελλάδα απαντάται μόνο στις πλαγιές του Πελινναίου, στην δυτική Λέσβο και στη Σκύρο. Το βουνό, λόγω της γεωγραφικής του θέσης, είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τα αρπακτικά πουλιά με κορυφαία την παρουσία του σπάνιου χρυσογέρακου. Άλλα αρπακτικά είναι οι σπιζαετοί, οι φιδαετοί, οι αετογερακίνες, οι γερακίνες, οι σφηκιάρηδες, οι πετρίτες, οι μαυροπετρίτες και τα βραχοκιρκίνεζα. Πάνω από την θάλασσα, εκεί που σβήνει το βουνό πετούν οι σπάνιοι αιγαιόγλαροι. Άλλα είδη είναι οι νησιώτικες πέρδικες, τα ορτύκια, οι μπεκάτσες, τα τρυγόνια, οι κούκοι, οι κουκουβάγιες, οι τυτούδες, οι γκιώνηδες, τα γιδοβύζια, οι βουνοσταχτάρες, οι τσαλαπετεινοί, οι μελισσοφάγοι, οι χαλκοκουρούνες, οι δεντροσταρήθρες, τα βραχοχελίδονα, οι ωχροκελάδες, οι λιβαδοκελάδες, οι καρβουνιάρηδες, οι ασπροκωλίνες, οι σπάνιοι αμμοπετρόκληδες, οι γαλαζοκότσυφες, οι μελωδοτσιροβάκοι, οι αιγαιοτσιροβάκοι, οι κοκκινοτσιροβάκοι, οι αετομάχοι, οι κοκκινοκεφαλάδες, οι παρδαλοκεφαλάδες, οι κόρακες, οι συκοφάγοι, οι καρδερίνες και τα φρυγανοτσίχλονα. Δυστυχώς στο νησί βασιλεύει τόσο η εαρινή λαθροθηρία, όσο και η συλλογή ωδικών πτηνών με ξόβεργες και δίχτυα.

Από τα αμφίβια στο Πελινναίο ζούνε πρασινόφρυνοι, δεντροβάτραχοι και ο βάτραχος του Μπεντριάγκα που απαντάται μόνο στα νησιά του Ανατολικού Αιγαίου. Εξαιρετικά πλούσια είναι η ερπετοπανίδα του βουνού με είδη, όπως ελληνικές χελώνες, τυφλίτες, κροκοδειλάκια, σαμιαμίδια, κυρτοδάκτυλους, τρανόσαυρες, οφίσωπες, λιακόνια, εφιούς, θαμνόφιδα, σαπίτες, νερόφιδα, σαΐτες, σπιτόφιδα και οθωμανικές οχιές. Από τα θηλαστικά απαντώνται αλεπούδες, κουνάβια, σκαντζόχοιροι, λαγοί, αλλά και πάνω από δέκα είδη νυχτερίδων. Το Πελινναίο προσελκύει κάθε χρόνο πολλούς Ευρωπαίους λάτρεις των οδοντόγναθων (λιβελούλες), καθώς γύρω από το βουνό ζουν πολλά είδη, όπως τα Calopteryx virgo, Lestes barbarus, Sympecma fusca, Ischnura elegans, Platycnemis pennipes, Aeschna mixta, Anax ephippiger, Anax imperator, Anax parthenope, Caliaeschna microstigma, Onycogomphus forcipatus subsp albotibialis, Corduligaster insignis, Crocothemis erythraea, Libellula depressa, Orthetrum brunneum, Orthetrum chrysostigma, Orthetrum coerulescens subsp anceps, Sympetrum fonscolombei και Sympetrum sanguineum.