Ce parc s'étend sur 6 315 hectares entièrement clôturés en bordure du Sahara ; un djebel culminant à 172 mètres, des steppes et des dunes de sable constituent son paysage caractéristique. La végétation y est composée de diverses espèces dont des armoises blanches.

 

La faune est caractéristique des régions arides avec des espèces qui survivent dans des conditions extrêmes. Différentes espèces sahariennes y sont ainsi protégées dont des mammifères, tels l'oryx, le chacal doré, le renard famélique, le chat ganté et le fennec, mais aussi différents types de reptiles comme le fouette-queue, le caméléon commun et les couleuvres. Quelques oiseaux migrateurs y font escale en provenance des îles Kneiss. D'autres, sédentaires, y séjournent toute l'année. On peut citer l'outarde houbara, la perdrix gambra, le ganga, l'alouette des champs, le Grand Corbeau et le courvite isabelle.

 

Sidi Toui était par le passé un lieu fréquenté par l'autruche d'Afrique et le bubale roux. Ce dernier a continué à exister entre Dehiba et Hamada al-Hamra en Libye jusqu'en 1912. De nos jours, les deux taxons sont considérés comme éteints en Tunisie. Toutefois, l'autruche à cou rouge fait l'objet d'un projet de réintroduction dans les parcs nationaux de Dghoumès et Bouhedma à partir d'individus ramenés du Maroc. Quant au bubale, la sous-espèce nord-africaine (Alcelaphus buselaphus buselaphus) a complètement disparu de la surface de la Terre dès le début du xx^e siècle à la suite d'une chasse intensive ; des propositions de réintroduction de la sous-espèce la plus proche, celle de l'Afrique de l'Ouest (Alcelaphus buselaphus major) ont été émises, mais aucune action concrète n'a été prise jusqu'à nos jours.