1976 wurden die zentralen Teile um den engeren Karststock auf 3400 Hektar als "Naturschutzgebiet Sengsengebirge" ausgewiesen, das 1997 zur Gänze in den Nationalpark Kalkalpen eingegliedert wurde. Heute ist mit Ausnahme südlicher und westlicher Randbereiche das gesamte Gebirge Teil des geschützten Gebiets. Die Rodungsinsel Rießriegl oberhalb des Hinteren Rettenbachtales wird dauerhaft bewohnt und ist vom Nationalpark-Areal ausgenommen. Das Europaschutzgebiet "Nationalpark Kalkalpen, 1. Verordnungsabschnitt", etwas größer als der Nationalpark selbst, wurde gemäß FFH- und Vogelschutzrichtlinie als Teil des Netzwerks Natura 2000 nominiert. Weiters erfolgte im Bereich der ursprünglichen Nationalparkfläche auch eine Ausweisung als Ramsargebiet.