Frontenac est l’un des quelques parcs provinciaux situés sur l’axe de Frontenac, une extension méridionale du Bouclier canadien qui se prolonge au sud dans l’État de New York. Cette formation géologique exceptionnelle est à l’origine des reliefs de la région qui sont plutôt typiques de zones plus septentrionales, ce qui explique la présence simultanée de plantes et d’espèces fauniques caractéristiques du nord et du sud. La géologie du parc est complexe, comportant plusieurs zones distinctes; le relief du parc est généralement accidenté.

Frontenac abrite de nombreuses espèces d’oiseaux dont l’aigle, l’urubu à tête rouge, le huard, le balbuzard pêcheur, le héron, le martin-pêcheur, la fauvette, le viréo, le faucon, le dindon sauvage et la gélinotte à fraise. On peut voir des chevreuils et des ours noirs, tandis que le coyote, le renard roux, le pékan, la loutre, le vison, la belette, le raton laveur et d’autres petits mammifères y abondent. Tout comme le castor. En fait, les activités du castor et le drainage réduit du terrain sont deux facteurs qui contribuent à la grande diversité de ces terres humides.