V atraktívnom prostredí hornej Nitry, poskytujúcom príležitosti k turistike, športu, rekreácii i relaxácii, boli za účelom zachovania najhodnotnejších častí prírody s pôsobivými geomorfologickými výtvormi na anorganickom podloží s jedinečnými zástupcami fauny a flóry zriadené:

• 2 chránené krajinné oblasti 
  CHKO Ponitrie (k. ú. Lehota pod Vtáčnikom, Podhradie, Kamenec pod Vtáčnikom, Bystričany, Čereňany, Oslany, Horná Ves, Radobica) 
  CHKO Strážovské vrchy (k. ú. Valaská Belá, Čavoj, Tužina)

• 4 národné prírodné rezervácie: 
  NPR Rokoš (k. ú. Nitrianske Rudno, Diviaky nad Nitricou, Diviacka Nová Ves, Nitrianske Sučany) 
  NPR Veľká skala (k. ú. Bystričany) 
  NPR Vtáčnik (k. ú. Kamenec pod Vtáčnikom, Bystričany) 
  NPR Vyšehrad (k. ú. Nitrianske Pravno, Vyšehradné)

• 4 prírodné rezervácie 
  PR Biely kameň (k. ú. Cigeľ, Handlová - prímestská časť Nová Lehota) 
  PR Buchlov (k. ú. Čereňany, Oslany) 
  PR Makovište (k. ú. Kamenec pod Vtáčnikom) 
  PR Temešská skala (k. ú. Temeš, Čavoj)

• 1 národná prírodná pamiatka 
  NPP Prepoštská jaskyňa (k. ú. Bojnice)

• 5 prírodných pamiatok 
  PP Hradisko (k. ú. Prievidza - prímestská časť Hradec) 
  PP Kobylince (k. ú. Prievidza - prímestská časť Malá Lehôtka) 
  PP Končitá (k. ú. Kamenec pod Vtáčnikom) 
  PP Prielom Nitrice (k. ú. Valaská Belá) 
  PP Sivý kameň (k. ú. Podhradie, Lehota pod Vtáčnikom)

Na území hornej Nitry sa ďalej nachádza niekoľko chránených stromov: bojnická lipa a bojnické ginká (k. ú. Bojnice), jaseň pod Buchlovom (k. ú. Čereňany), tri lipy pri kostole a gledíčia (k. ú. Diviaky nad Nitricou), lipa pri prameni (k. ú. Diviacka Nová Ves), tis a sekvoja obrovská pri fare (k. ú. Handlová - prímestská časť Nová Lehota), buk pod Jaseňovou skalou (k. ú. Kamenec pod Vtáčnikom), lipa na Šajbách (k. ú. Koš), dve lipy na cintoríne (k. ú. Malá Čausa), deväť líp pri kostole (k. ú. Poruba). 

Hydrologické pomery v regióne sú veľmi vhodné pre rozvoj cestovného ruchu. Os územia okresu tvorí rieka Nitra, ktorá z pravej strany priberá Nitricu a z ľavej strany Handlovku. Nitra pramení v Malej Fatre a jej celková dĺžka je 197 km. Nitrica pramení v Strážovských vrchoch a má dĺžku 51 km. Handlovka pramení na svahoch Vtáčnika a je dlhá 32 km. Z vodstva majú pre tento región rozhodujúci význam minerálne a termálne pramene. Bojnické termálne pramene s teplotou 28 - 48 C sa stali základom rozvoja kúpeľov v Bojniciach, ktoré sa v súčasnosti vďaka rozsiahlym investíciám a rekonštrukcii, stávajú cieľovým miestom aj pre zahraničnú klientelu, predovšetkým z nemecky hovoriacich krajín. Liečia sa tu choroby pohybového ústrojenstva a nervové choroby. Regionálny význam majú kúpele Chalmová a perspektívny rozvoj ponúkajú aj termálne vody v Koši. Prameň v Koši bol vyvŕtaný v rámci riešenia ochrany bojnickej žriedlovej oblasti vo vzťahu k ťažbe uhlia na nováckom ložisku. Výdatnosť prameňa je 810 l/min. a po úprave okolia môže byť využitý pre potreby verejne prístupného kúpaliska. K ďalším minerálnym prameňom, ktoré sa doposiaľ nevyužívajú, patria I. a II. prameň pri východnej šachte, ktoré sa nachádzajú v Handlovských hnedouhoľných baniach, vrt v Opatovciach nad Nitrou a tri zdroje minerálnej vody v Chalmovej. Ide o dolný výver, horný prameň a vrt CH-2, ktoré sa nachádzajú v areáli kúpaliska. 

Z hľadiska letnej rekreácie je v súčasnosti využívaná vodná nádrž v Nitrianskom Rudne, v blízkosti ktorej sa postupne vytvorilo stredisko cestovného ruchu vhodné na letnú rekreáciu a vodné športy. Aj napriek relatívnemu znečisteniu rieky Nitra, má okres podmienky aj pre rybolov a to v pstruhovom pásme (horný tok Nitry po Nedožery, Nitrica a ich prítoky, lipňového pásma od Nedožier po Prievidzu a mrenového pásma na rieke Nitra pod Prievidzou 

Na území okresu sa nachádzajú viaceré chránené územia. Ide predovšetkým o CHKO Ponitrie, ktorá zasahuje do katastrálnych území obcí Podhradie, Lehota pod Vtáčnikom, Kamenec pod Vtáčnikom, Bystričany, Čereňany, Horná Ves a Radobica. Ďalším veľkoplošným chráneným územím je CHKO Strážovské vrchy, ktorá zasahuje kataster obcí Tužina, Valaská Belá a Čavoj. Celková rozloha chránených krajinných oblastí na území okresu je 16 519,4 ha. 

K maloplošným chráneným územiam okresu patria 4 národné prírodné rezervácie a to Vtáčnik, Rokoš, Vyšehrad, Veľká skala a ich celková rozloha je na území okresu 389,5 ha 
Na území okresu sa ďalej nachádzajú 4 prírodné rezervácie a to Biely kameň, Temešská skala, Buchlov, Makovište a jedna národná prírodná pamiatka Prepoštská jaskyňa, ktorá sa nachádza na území mesta Bojnice. Lokalita je cenným dokladom klimatických zmien a foriem rastlinstva a živočíchov štvrtohôr. Je to jedna z najvýznamnejších archeologických lokalít SR s najstarším výskytom pračloveka neandertálskeho typu na Hornej Nitre. 

K ďalším chráneným prírodným zdrojom patrí 5 prírodných pamiatok a to Končitá, Sivý kameň, Hradisko, Prielom Belanky, Kobylince. Ich celková rozloha je 15,02 ha. Prehľad o chránených územiach regiónu je v prílohe 1. 

Uvedené prírodné atraktivity sa v súčasnosti nedostatočne využívajú v tvorbe regionálneho produktu cestovného ruchu. V mnohých prípadoch chýba priestorové značenie a informácie o uvedených atraktivitách priamo v mieste ich výskytu. Niektoré z nich sú vyznačené na mapách existujúcich cyklotrás. 

Viaceré z atraktivít chránených území sú sprístupnené náučnými chodníkmi ako napríklad na Vtáčnik, Buchlov, náučný chodník Fraňa Madvu, ktorý vedie z Nitrianskych Sučian cez Madvovu dolinku do Nitrianskeho Rudna a náučný chodník na Vyšehrad, ktorý je tiež významnou archeologickou lokalitou. 

Náučný chodník Vtáčnik je zameraný prírodovedne, ochranársky a historicky. Východiskom sú Kamenec pod Vtáčnikom, Gepnárová dolina alebo Bystričianska dolina, pričom hlavný prístup je zo SAD Bystričany a Kamenec pod Vtáčnikom. Celková trasa je dlhá 7,8 km, je na nej 11 zastávok s informačnými tabuľami a vedie náročným terénom. Náučný chodník nadväzuje na turistické chodníky so žltou a modrou značkou. Bol otvorený v roku 1996 a jeho správcom je SAŽP COPR Banská Bystrica, stredisko Nitra, Správa CHKO Ponitrie. 

Náučný chodník Buchlov je zameraný prírodovedne a ochranársky, vybudovaný na území CHKO Ponitrie v prírodnej rezervácii Buchlov. Východiskom je zo SAD Oslany, Bystričany alebo Horná Ves. Celková trasa je dlhá 5,3 km, je na nej 8 zastávok s informačnými tabuľami. Vlastná trasa je nenáročná, prístup k náučnému chodníku je náročnejší. Bol otvorený v roku 1983 a v roku 1990 rekonštruovaný. Aj tento chodník je v správe CHKO Ponitrie. 

Náučný chodník Vyšehrad sa nachádza na území NPR Vyšehrad. Prístup na chodník je zo SAD Prievidza, Turčianske Teplice - Jaseňovo alebo Nitrianske Pravno. Dĺžka trasy je 2 km a na trase je 6 zastávok s informačnými tabuľami. Terén je nenáročný až stredne náročný a trasa je prírodovedne, historicky a archeologicky zameraná. Bol otvorený v roku 1982, v roku 1995 bola zabezpečená výmena informačných panelov. Tento chodník je v správe SAŽP - COPK Banská Bystrica, stredisko Liptovský Mikuláš.