C'est la deuxième plus grande chaîne montagneuse après l'Himalaya. Elle se situe à peine à une centaine de kilomètres de la côte Pacifique Le Huascaran, le plus haut sommet du Pérou atteint 6768 m. La plus grande partie des Andes péruviennes s'étage entre 3000 m et 4000 m d'altitude et abrite la moitié de la population du pays.

Si elle déploie des panoramas grandioses, la sierra constitue un milieu relativement inhospitalier. Le froid et la rareté de l'air, conjugués à la topographie accidentée, sont encore un obstacle au développement. C'est cependant dans les Andes que vit une bonne partie de la population péruvienne.

On distingue plusieurs étages écologiques en fonction de l'altitude. Au dessus de 4800 m d'altitude (étage cryonival, ou janca), le froid empêche le développement de la végétation et les sommets sont souvent couverts de glace.
Entre 3800 et 4800 m, s'étendent les hauts plateaux steppiques de la puna. Le versant oriental est plus sec que le versant occidental. Dans ces régions, les gelées nocturnes sont fréquentes et les précipitations variables (de 300 à 600 mm). La puna sèche est le domaine de l'élevage extensif des camélidés, lamas et alpagas et des ovins.

L'ancien terroir des paysans indiens (Quechua entre 2500 et 3400 m, Suni entre 3400 et 3800 m) jouit d'un climat plus tempéré (10 à 15 °C en moyenne). On y cultive céréales (blé, orge), tubercules et luzerne, mais aussi maïs dans les zones les plus basses. La culture se fait en terrasse et dans les vallées, l'irrigation pallie le manque de précipitations et permet d'allonger la saison agricole.

Enfin, au dessous de 2500 m, s'étend une zone désertique, plantée d'épineux, appelé yunga. Les températures moyennes y sont supérieures à 16 °C. La yunga humide du flanc amazonien est couverte de forêts trouées de plantations de café, de coca, d'agrumes et de cultures vivrières. Dans la yunga sèche, l'irrigation permet la culture du coton, du maïs et de fruits.
La sierra connaît deux saisons marquées : l'été ensoleillé entre avril et octobre, la meilleure période pour circuler. L'autre saison, de novembre à mars, appelée à tort « hiver » est pluvieuse et les écarts de température y sont parfois importants (de − 3 °C au lever du jour jusqu'à 24 °C dans l'après-midi).