Chránená krajinná oblasť Ponitrie bola vyhlásená v roku 1985 a jej rozloha je 37 655 ha. Maximálna dĺžka tohto chráneného územia je 56 km, šírka 15 km, najnižší bod sa nachádza v pohorí Tribeč severne od mesta Nitra (170 m n. m.) a najvyšším bodom je vrchol Vtáčnika (1346 m n. m.).
Chránená krajinná oblasť Ponitrie pozostáva z dvoch krajinársky odlišných celkov, ktoré sa líšia geologickou stavbou, nadmorskou výškou, ale aj expozíciou či klímou. Sú to sopečné pohorie Vtáčnik a kryštalicko-druhohorné pohorie Tribeč.
Jej severnú časť tvorí pohorie sopečného pôvodu Vtáčnik, ktoré patrí medzi treťohorné pohoria a je druhým najvyšším pohorím vulkanického Slovenského stredohoria. Tvoria ho najmä vulkanické horniny treťohorného veku, prevažne andezity a ryolity. Jedinečnými prírodnými výtvormi sú napríklad kaňon Bystričanskej doliny, kde po jeho oboch stranách vynikajú skalné steny Veľkej skaly a Hrádku, valcovitý sopečný komín na vrchu Ostrovica, či rozpadnuté skalné veže na hlavnom hrebeni Vtáčnika. Pre pohorie Vtáčnik sú typické bukové porasty a zmiešané porasty buka a jedle.
Vrchol Vtáčnika, ktorý je súčasťou rovnomennej národnej prírodnej rezervácie a územia európskeho významu, je charakteristický bukovými porastami krovinatého vzrastu, tzv. listnatou kosodrevinou, ale aj pôvodnými smrečinami. V pohorí Vtáčnik prevažuje chladnejšie a vlhkejšie podnebie. Flóru reprezentujú najmä horské druhy rastlín, zo živočíchov tu môžeme stretnúť veľké šelmy medveďa hnedého, rysa ostrovida, ale aj vlka dravého, množstvo vtákov a ostatných živočíšnych druhov.
Pohorie Tribeč patrí medzi kryštalicko-druhohorné pohoria a je súčasťou Vnútorných Západných Karpát. Vystupuje z Podunajskej nížiny nad obcou Dražovce, kde sa nachádza Kostolík svätého Michala z 11. storočia. V jadre pohoria Tribeč sú kryštalické horniny (granity a kryštalické bridlice), ktoré sú obklopené horninami druhohorného obalu (dolomity, vápence a kremence). K morfologicky zaujímavým patria kremencové hôrky lemujúce pohorie zo západu na východ. Niektoré z nich sú vyhlásené za maloplošné chránené územia a sú súčasťou územia európskeho významu Hôrky zahŕňajúceho Národnú prírodnú rezerváciu Hrdovická, Prírodnú rezerváciu Solčiansky háj a Prírodnú rezerváciu Kovarská hôrka.
Rastlinné a živočíšne spoločenstvá sa v pohorí Tribeč vyznačujú výskytom veľkého množstva vzácnych a chránených druhov, ktoré sú viazané na prírodné podmienky. Veľkú druhovú rôznorodosť podporuje aj stret panónskeho a alpínskeho biogeografického regiónu v južnej časti pohoria. V pohorí Tribeč prevláda teplá horská klíma s výnimkou najvyšších častí Veľkého Tribeča. Z lesných spoločenstiev tu prevažujú dubovo – hrabové, dubové a vo vyšších pohoriach bukové lesy. V Tribeči môže návštevník obdivovať aj zvyšky stredovekých hradov ako Oponický hrad, Čierny hrad v blízkosti obce Zlatno alebo Gýmeš neďaleko obce Jelenec.
V blízkosti hradu Gýmeš sa nachádza Chránený areál Jelenská gaštanica, ktorá je prvým známym pokusom o umelo založený lesný porast gaštana jedlého na Slovensku z rokov 1240 a 1241, kde v súčasnosti najstaršie jedince majú vek 300 – 350 rokov. Pohorie Tribeč je známe aj dlhoročným chovom zubra hrivnatého v Topoľ-čianskej zubrej zvernici neďaleko obce Topoľčianky.
Tribeč a Vtáčnik pre svoju polohu na rozhraní západného a stredného Slovenska tvorili aj v minulosti prírodnú hranicu medzi regiónmi. Jej podstatná časť sa nachádza na území Nitrianskeho a Trenčianskeho kraja, tribečská časť na juhu spadá do okresov Nitra, Topoľčany a Zlaté Moravce. Pohorie Vtáčnik patrí do okresov Prievidza a Partizánske. Jeho východná menšia časť zasahuje do Banskobystrického kraja, okresov Žiar nad Hronom a Žarnovica.
Predmetom ochrany v CHKO Ponitrie sú najmä biotopy súvislých lesov a lokality s výskytom stepnej a lesostepnej flóry a fauny, ale aj ďalšie prírodné osobitosti. V území platí druhý stupeň ochrany, vo vyšších stupňoch ochrany (tretí až piaty stupeň) je v súčasnosti vyhlásených 18 maloplošných chránených území. V CHKO Ponitrie sa nachádza aj sedem území európskeho významu a Chránené vtáčie územie Tribeč.