Il 26 giugno 2009 le Dolomiti sono state iscritte nella lista del Patrimonio Mondiale dell'UNESCO grazie alla loro bellezza e unità paesaggistica e all'importanza scientifica a livello geologico e geomorfologico, decretando lo straordinario valore paesaggistico e naturalistico delle "montagne più belle del mondo".

L'area riconosciuta come patrimonio non include tutte le Dolomiti ma, in pratica, ricalca il perimetro delle aree naturali protette già istituite e dei Siti di Importanza Comunitaria già individuati nelle Dolomiti, questo perché l'Unesco chiede precise garanzie in merito alla tutela del bene inserito nel Patrimonio. I nove gruppi che compongono questo "arcipelago fossile" si estendono coprendo territori di ben cinque province: Belluno, Bolzano, Pordenone, Trento e Udine. Al loro interno sono compresi: il Monte Pelmo, la Marmolada, le Pale di San Martino, le Pale di San Lucano, le Dolomiti Bellunesi, le Vette Feltrine, le Dolomiti Friulane, le Dolomiti settentrionali, il Puez-Odle, lo Sciliar-Catinaccio, il Rio delle Foglie (Bletterbach) e le Dolomiti di Brenta. Anche parte del  territorio del Comune di Feltre rientra tra i confini dell'area riconosciuta con le Vette Feltrine.

Grazie anche alla presenza e al lavoro dei Parchi è stato così possibile assolvere a tre principi fondamentali richiesti dall'Unesco:

    a. l'adozione di una politica generale intesa ad assegnare una funzione strategica al patrimonio culturale e naturale nella vita collettiva e l'integrazione della protezione di questo patrimonio nei programmi di pianificazione generale: questo aspetto è assolto dagli strumenti di pianificazione dei Parchi.
    b. l'istituzione sul territorio di uno o più servizi di protezione, conservazione e valorizzazione del patrimonio culturale e naturale, dotati di personale appropriato, provvisto dei mezzi necessari per adempiere i compiti che gli incombono: gli enti parco nascono proprio per svolgere queste funzioni di protezione e vigilanza richieste dall'Unesco.
    c. lo sviluppo di studi e ricerche scientifiche per perfezionare i metodi di intervento che permettono a uno Stato di far fronte ai pericoli che minacciano il proprio patrimonio culturale o naturale: le attività di ricerca scientifica fanno parte delle finalità istituzionali dei Parchi, che realizzano monitoraggi, censimenti, studi scientifici per approfondire la conoscenza del patrimonio che sono chiamati a proteggere.

Si può intuire la grande importanza di queste montagne per la geologia solo considerando l’eccezionale varietà dei fenomeni qui rappresentati: a sud è descritta la storia recente dal Triassico Superiore al Cretaceo, con la documentazione delle vicende che hanno portato le Dolomiti a sprofondare nel mare profondo; a nord invece è la storia delle scogliere e dei vulcani che domina. Unico, per altitudine e dimensione, è inoltre l’Altipiano della Fradusta, sulle Pale di San Martino, che rappresenta un’originaria superficie della scogliera dolomitica, rimessa a nudo per l’asportazione erosiva delle formazioni più recenti.

Le caratteristiche geomorfologiche sono particolarmente significative: i fenomeni carsici e glacio-carsici, con svariate forme superficiali e sotterranee; il modellamento glaciale, con una serie di depositi morenici soprattutto tardo-glaciali; l’erosione idrica, con profonde gole e forre.