Caratterizzato da dolci ondulazioni collinari, il paesaggio del Parco è quello tipico della Campagna Romana, risultato di alterne vicende di sfruttamento del suolo: dalle intense pratiche agricole di epoca romana, alla nuova espansione del bosco in età medioevale, al regime misto (agricoltura e pascolo) dei secoli scorsi, ai pesanti dissodamenti per facilitare colture seminative, effettuati prima e dopo l'ultima guerra. Gran parte della superficie è interessata da colture stagionali a frumento, mais, erba medica ecc., con aree lasciate incolte per il pascolo ed in minor misura coltivazioni arboree, soprattutto vasti uliveti. La superficie protetta è solcata da una rete viaria che comprende la "bretella autostradale" Fiano-S.Cesareo, artefice di una frammentazione ambientale tra i principali problemi della locale biodiversità.
Il nome dell'area, Inviolata, sembra derivare dal potente monastero femminile di S. Maria in via Lata (tratto urbano della Flaminia) cui la tenuta apparteneva. Ma l'intera regione, dalle pendici montane alle aree collinari sino alla pianura che comprende il parco, è stata frequentata fin dalla preistoria. Pluridecennali ricognizioni fatte dai gruppi archeologici locali vi hanno rinvenuto molti oggetti di selce, fra cui raschiatoi e punte di tipo musteriano, utensili diffusi nel Paleolitico medio. Durante lavori di urbanizzazione, e poi scavi effettuati dalla Soprintendenza Archeologica per il Lazio, sono emersi resti che attestano la presenza di una frequentazione umana dal Paleolitico superiore finale (11.000 anni da oggi) fino al termine dell'età del Bronzo (circa 1000 anni a. C.). Molti di essi sono oggi esposti presso l'Antiquarium di Montecelio. Altre testimonianze provengono da una necropoli protovillanoviana scoperta nel sito delle Caprine, e dai pressi di un insediamento fortificato medioevale nella zona dell'abitato di Marco Simone, il Castrum Sancti Honesti, nei cui pressi è stato trovato vario materiale di età orientalizzante e arcaica (secoli VII-VI a. C.). Secondo alcuni questi ultimi resti apparterrebbero all'antica città di Ficulea, che insieme a Corniculum e a molte altre sparì a causa dell'avanzata di Roma. Molti altri ruderi antichi e torri punteggiano il paesaggio, appartenuti a castra e ville romane, sepolcri (tra cui quello della Torraccia, con cella a croce greca), mausolei.
In età romana l'area del Parco era attraversata da una delle grandi strade che univano Roma al resto della penisola e cioè la Tiburtino-Cornicolana, che attraversa l'Inviolata in direzione di Montecelio.
E' proprio lungo il suo asse che sorgevano numerose ville, alcune con relative tombe dei proprietari, come il mausoleo sotterraneo di Monte dell'Incastro di età adrianea (a pianta circolare coperta a cupola e lungo corridoio di accesso) o come la Torraccia dell'Inviolata (cosiddetta perché trasformata in torre durante il Medioevo) risalente alla fine del I sec.-inizi II sec. d. C. In una di queste grandi dimore extraurbane nei primi anni Novanta del secolo scorso, detta la "villa nell'oliveto", venne rinvenuto e trafugato clandestinamente il famoso gruppo scultoreo noto come "Triade Capitolina", oggi al Museo Archeologico di Palestrina.
Tra gli altri importanti resti vanno citati il muro di sostegno a blocchi squadrati di tufo appartenuto a un'altra villa romana e oggi nel letto del fosso dell'Inviolata; il lungo muro di terrazzamento della principale villa romana della tenuta di Tor Mastorta, quasi interamente sommerso da un laghetto artificiale; la cinta muraria di Castell'Arcione; il portale bugnato secentesco del casale di Tor Mastorta.
