É a maior unidade de conservação no Estado. Ocupa aproximadamente 1% do território de Santa Catarina, com uma extensão de 87.405 hectares. Foi criado através do Decreto n° 1.260/75 e abrange áreas de nove municípios: Florianópolis, Palhoça, Santo Amaro da Imperatriz, Águas Mornas, São Bonifácio, São Martinho, Imaruí, Garopaba e Paulo Lopes. Engloba também as ilhas de Fortaleza/Araçatuba, Ilha do Andrade, Papagaio Pequeno, Três Irmãs, Moleques do Sul, Siriú, Coral, dos Cardos e a ponta sul da ilha de Santa Catarina.
O Parque tem variada vegetação, reunindo cinco das seis composições botânicas do Estado. Começa no litoral, com a paisagem da Restinga, sobe a serra, alcançando o planalto em meio à vegetação dos Pinhais, passando, nessa transição, pela Floresta Pluvial da Encosta Atlântica, vegetação da Matinha Nebular e os Campos de Altitude da chapada da serra. Dentre a vegetação formam-se rios e córregos que serão responsáveis pelo fornecimento da água potável utilizada pelos moradores de toda Grande Florianópolis.

Outro destaque é a geologia da área. Na planície costeira do Massiambu pode-se observar um monumento mundial da geologia formado por cordões semicirculares arenosos da Restinga. Esses cordões são marcas do recuo das águas durante o período quaternário recente. Dentre os onze habitats principais identificados num estudo recente  realizado pelo Banco Mundial/Fundo Mundial para a Natureza (WWF) para a América latina e o Caribe (LAC), cinco deles ocorrem no Parque: florestas tropicais úmidas de folhas largas (mata atlântica), florestas tropicais de coníferas (floresta de araucária), restingas, campos de altitude e manguezais. A maior parte do Parque está coberta pela mata atlântica, uma ecoregião terrestre considerada pelo estudo do Banco Mundial de máxima prioridade regional para a conservação da biodiversidade. Outro estudo recente do Banco Mundial inclui o Parque Estadual da Serra do Tabuleiro numa lista dos habitats naturais críticos na região da América latina e do Caribe.

 A sede do Parque fica às margens da BR-101, no município de Palhoça, a 40 km de Florianópolis, em direção ao Sul do Estado. A sede do Parque estava fechada para reformas desde 98 e agora foi reaberta com maior estrutura para receber os visitantes. Foram construídos um centro de visitantes, portal, estacionamento, local para controle e recepção e trilha interpretativa. O centro de visitantes é a maior edificação com 270m2 de área construída e auditório para 80 pessoas, área para administração, oficinas de educação ambiental, recepção e banheiros, inclusive para deficientes. Na trilha, com 1.000m, os visitantes são acompanhados por guias. Localizada na Baixada do Maciambu, uma área de restinga, a trilha permite caminhar por partes da sede do Parque antes inacessíveis, observando a fauna e a vegetação local. O Centro funciona de segunda à sexta, das 13h às 19h e a entrada é gratuita. As visitas podem ser agendadas através do telefone (48) 286-2624.

As obras foram realizadas com recursos da Transportadora Brasileira Gasoduto Brasil-Bolívia S/A - TBG, em convênio com o Governo do Estado como parte do Plano de Compensação Ecológica referente à construção do Gasoduto Bolívia-Brasil e da Empresa Catarinense de transmissão de Energia - ECTE, como parte do Plano de Compensação Ecológica referente à Linha de transmissão Campos Novos/Blumenau.