El extenso término de Castellote proporciona variados paisajes y elementos naturales de máxima importancia. Cuenta diversas figuras de la Red Natura 2000: monumento natural, Zona de Especial Protección para las Aves (ZEPA) y Lugar de Importancia Comunitaria (LIC), Estas zonas son monumento natural del Puente de la Fonseca, la ZEPA Río Guadalope-Maestrazgo se extiende por gran parte del término municipal, y, por último el LIC, Muelas y Estrechos del Guadalope.

El patrimonio paleontológico de Castellote está representado por tres importantes yacimientos. En uno de los yacimientos se conservan restos de diversas especies en un mismo lugar, en otro caso existen restos de árboles fósiles y en el tercero encontramos huellas de dinosaurio (icnitas).

A este patrimonio hay que añadir otros elementos como el Salto de San Juan en Cuevas de Cañart, los poljes de la Hoya del Pinar y Llano de Villaseco, árboles monumentales y grandes pinares con cultivos intercalados entre ellos.

El Monumento Natural del Puente Fonseca ocupa 248,54 hectáreas, todas pertenecientes a Ladruñán. Se sitúa en el extremo suroccidental del término municipal. Destaca por ser una formación fluviokárstica generada por el río Guadalope, formando un túnel natural por el que discurre el río. En esta zona se configuran unas características ambientales especiales. Así tenemos un microclima diferente al resto de la zona, que permite la presencia de especies hidrófilas. Esto unido a los cortados calcáreos circundantes, dan un paisaje especial, único, en el que encontramos diferentes especies de aves. Por esta razón, a la vez que monumento natural, es Zona de Especial Protección para las Aves (ZEPA) de la red Natura 2000. Encontramos especies como águila perdicera y real, halcón común o buitre. También aparecen aquí el cangrejo de río y la nutria.

Aguas debajo del puente de Fonseca, encontramos las hoces o estrechos del Guadalope. El río Guadalope realiza un recorrido meandriforme excavando las calizas del Jurásico y Cretácico, formándose cañones con altas paredes. Además son frecuentes las formaciones de travertinos. Estas paredes son refugio de alimoche, halcón peregrino o buitre leonado. Junto al río se desarrollan choperas y saucedas, siendo un hábitat excelente para aves como lavanderas, mirlos, currucas y ruiseñores. En las laderas se desarrollan bosques de pinar combinado con carrascas y enebros. En esta zona, como en gran parte del Maestrazgo, la cabra montés está muy extendida.

El embalse de Santolea fue construido en la década de los 20 y 30 del pasado siglo XX. Cuenta con una capacidad útil de 46,67 Hm3 y una superficie inundada de 385 ha. Abastece a una población de 3950 personas y permite el riego de 21487 hectáreas. Es una gran masa de agua que permite la práctica de deportes náuticos (vela, pesca, piragüismo) y junto a su presa se sitúa el camping municipal. Las márgenes del embalse presentan grandes paredes verticales que permiten la escalada y playas naturales que invitan al baño. En la actualidad está en proceso de aumento de capacidad, por medio de un recrecimiento de la presa.

El yacimiento del Vallipón cuenta con una amplia diversidad, ya que se han encontrado restos de más de 40 tipos de vertebrados reconocidos. Por esta razón es el yacimiento europeo con el registro fósil más completo del Cretácico Inferior. Las especies aquí encontradas son tiburones, reptiles marinos, peces óseos, peces cartilaginosos, cocodrilos, ranas, tortugas, dinosaurios y mamíferos. A estos se unen especies de invertebrados como por ejemplo, bivalvos y erizos de mar.

El Barranquillo contiene restos de troncos fósiles silicificados que pertenecían a un bosque del Cretácico Inferior. Aquí se ha definido una nueva especie Protosequioxylon turolensis, relacionado con las actuales sequoias.

El yacimiento de icnitas de Abenfigo pertenece al Cretácico Inferior. Se conservan restos de huellas de dinosaurios, formadas en su recorrido por una zona de playa. Se reconocen 40 huellas correspondientes a dinosaurios carnívoros (terópodos). Esta declarado Bien de Interés Cultural (B.I.C.). En el casco urbano de Castellote se ha construido una subsede de Dinópolis (Bosque Pétreo) para dar a conocer estos importantes yacimientos.