La Sierra de la Virgen, situada entre los valles del río Ribota y el Aranda, es un paraje natural cuya belleza sorprende y cautiva al viajante. Los pinos jalonan las faldas menos pedregosas de los montes mientras que el rebollo crece en las más agrestes. Conforme aumenta la altura el paisaje cambia, con bosques menos frondosos donde los pinos dejan su lugar a la encina -llamada aquí chaparra--.
El santuario de la Virgen se encuentra en el punto más alto de la sierra, a 1427 metros, desde dónde se divisa una panorámica espectacular: valles, montes, numerosos municipios de la comarca de Calatayud y del Arana, o incluso el Moncayo. La mayor parte de la sierra pertenece al municipio de Villarroya, aunque también toman parte los municipios de Aniñón, Torralba, Clarés o Malanquilla en el valle del Ribota, donde la últimas estribaciones llegan incluso a Saviñán y Sestrica. En la vertiente del Aranda, la sierra recorre a su vez localidades como Jarque, Illueca, Aranda o el propio Aranda del Moncayo.
Antiguamente el santuario acogía en los meses de verano a numerosos vecinos que acudían a pasar unas semanas en un entorno privilegiado como éste, algo que todavía se puede hacer en la actualidad. También suben en romería desde Villarroya de la Sierra y otros municipios hasta el santuario, ya que es la última escala de diversos itinerarios que parten de municipios cercanos. Otra parada inevitable en la sierra es el monte del Salcedo donde se encuentra la balsa de Salcedo. Un poco más arriba nace el río de la Sierra, al que van a desembocar numerosos barrancos.
