อุทยานแห่งชาติดอยสุเทพ-ปุย มีเส้นทางศึกษาธรรมชาติ ที่สามารถพบเห็นพรรณไม้นานาชนิด ต้นไม้ใหญ่อายุนับร้อยปี สัตว์ป่าขนาดเล็ก น้ำตกและจุดชมวิวที่มองเห็นทิวทัศน์ของเชียงใหม่ เหมาะสำหรับผู้ที่สนใจศึกษาธรรมชาติหรือชื่นชอบการเดินป่า สามารถเลือกได้ตามความเหมาะสม
เส้นทางศึกษาธรรมชาติน้ำตกห้วยแก้ว-ผาเงิบ ระยะทาง 3 กิโลเมตร (ไป-กลับ) ความสูง 350-500 เมตร จากระดับน้ำทะเล เริ่มเดินจากน้ำตกห้วยแก้วไปยังผาเงิบ ลักษณะป่าบริเวณนี้จะเป็นป่าเต็งรังและป่าเบญจพรรณ สามารถพบเห็นพรรณไม้เด่นหลากหลายชนิด นก แมลง สัตว์ป่าขนาดเล็ก มีจุดชมวิวที่สามารถมองเห็นทิวทัศน์ของตัวเมืองเชียงใหม่ได้อย่างสวยงาม
เส้นทางศึกษาธรรมชาติวัดผาลาด ระยะทาง 2 กิโลเมตร ความสูง 440-615 เมตร จากระดับน้ำทะเล เส้นทางเส้นนี้ไม่ใช่เพียงเส้นทางเดินป่าธรรมดา แต่ยังเป็นเส้นทางที่มีความเกี่ยวข้องกับประวัติศาสตร์ล้านนาและพุทธศาสนา เดิมเป็นเส้นทางที่พระสงฆ์และพุทธศาสนิกชนใช้เดินขึ้นไปสักการะพระธาตุดอยสุเทพมาแต่โบราณก่อนที่จะมีถนนขึ้นดอยสุเทพ การเดินป่าเส้นทางนี้จึงถือเป็นการเดินตามรอยเรื่องราวในอดีต และเป็นโอกาสที่ดีในการสัมผัสทั้งธรรมชาติและประวัติศาสตร์ล้านนาไปพร้อมกัน
เส้นทางศึกษาธรรมชาติน้ำตกมณฑาธาร ระยะทาง 1.6 กิโลเมตร ความสูง 680-785 เมตร จากระดับน้ำทะเล มีน้ำตกมณฑาธารเป็นจุดสำคัญ เดิมเรียก "น้ำตกสันป่ายาง" เนื่องด้วยบริเวณนี้มีต้นยางปายค่อนข้างมาก เป็นน้ำตกขนาดกลางที่ไหลลงจากหน้าผาสูงสู่แอ่งน้ำเบื้องล่าง บริเวณรอบๆ น้ำตกมีป่าดิบชื้นที่อุดมสมบูรณ์ เหมาะสำหรับการท่องเที่ยวและการศึกษาธรรมชาติ สามารถชมความงดงามของธรรมชาติทั้งพืชและสัตว์ตลอดเส้นทาง
เส้นทางศึกษาธรรมชาติต้นไทรใหญ่ ระยะทาง 2.5 กิโลเมตร (ไป-กลับ) ความสูง 1,050-1,130 เมตร จากระดับน้ำทะเล เส้นทางนี้จะพาผู้เดินชมผ่านผืนป่าที่มีความอุดมสมบูรณ์ มีต้นไม้ใหญ่ปกคลุมตลอดทาง โดยมีต้นไทรใหญ่ที่มีอายุนับร้อยปีเป็นจุดเด่นสำคัญของเส้นทาง ตลอดการเดินทางจะได้สัมผัสความหลากหลายของพืชพรรณและสัตว์ป่าท้องถิ่นในระบบนิเวศธรรมชาติ
เส้นทางศึกษาธรรมชาติถ้ำฤๅษี ระยะทาง 1 กิโลเมตร ความสูง 700-800 เมตร จากระดับน้ำทะเล เดินผ่านป่าดิบอันอุดมสมบูรณ์ จุดสำคัญอยู่ที่ถ้ำฤๅษี เป็นเพิงผาที่สวยงามและมีเรื่องราวทางประวัติศาสตร์ที่สำคัญของดอยสุเทพ พร้อมทั้งสามารถสัมผัสกับธรรมชาติและชมความหลากหลายของพืชและสัตว์ป่าท้องถิ่นขนาดเล็ก
เส้นทางศึกษาธรรมชาติยอดดอยปุย ระยะทาง 3 กิโลเมตร (ไป-กลับ) ความสูง 1,550-1,685 เมตร จากระดับน้ำทะเล เป็นเส้นทางเดินป่าที่พาผู้เดินทางขึ้นสู่ยอดดอยปุย จุดสูงสุดของอุทยานแห่งชาติดอยสุเทพ-ปุย ซึ่งสูงจากระดับน้ำทะเลถึง 1,685 เมตร เส้นทางนี้พาผู้เดินผ่านป่าดิบที่อุดมสมบูรณ์ ในฤดูหนาวอุณหภูมิอยู่ที่ 10-15 องศาเซลเซียส และสามารถพบเห็นพรรณไม้และสิ่งมีชีวิตท้องถิ่น