L'ascension du sommet du Mont Ventoux (1 912 m) est l'expérience fondatrice du massif — il n'est pas concevable de randonnée dans le Ventoux sans s'être au moins une fois frotté à son sommet et à ses éboulis blancs. Depuis le Chalet Reynard (1 432 m) — accessible en voiture par la D974 depuis Bédoin — le sentier monte sur 480 m de D+ en longeant d'abord la forêt de cèdres et de pins (versant sud), puis s'engage dans la zone d'éboulis calcaires au-dessus de 1 700 m, un monde minéral et lunaire où la végétation se réduit à quelques touffes de saxifrages et de raiponces battues par le vent. La route cycliste du Tour de France (D974) est la route d'accès au sommet en voiture — elle est fermée à la circulation motorisée en été entre certaines heures (navette depuis Bédoin). Les stèles du Tour de France au bord de la route (Tom Simpson, mort d'épuisement et d'amphétamines sur ces pentes le 13 juillet 1967 — stèle au km 156 de la route du Ventoux) rappellent l'histoire extraordinaire et dramatique du cyclisme sur cette montagne. Au sommet, l'observatoire météorologique (inauguré en 1882 — toujours actif, relevés de température et de vent depuis 140 ans) et l'antenne de télévision (230 m de hauteur) dominent un panorama qui, par grand beau temps, embrasse les Alpes de la Vanoise aux Pyrénées, la mer Méditerranée au sud, le Massif central à l'ouest. Par vent, le sommet est un spectacle en soi.

Les Gorges de la Nesque sont le site naturel le plus spectaculaire du flanc est du Ventoux — une gorge de calcaire urgonien creusée par la rivière Nesque (affluent du Coulon) sur 20 km de longueur, avec des parois atteignant 400 m de hauteur, accessible depuis la D942 (route panoramique des Gorges de la Nesque entre Monieux et Villes-sur-Auzon). Les gorges sont encore moins connues que le Verdon mais d'une beauté comparable sur leurs sections les plus encaissées — falaises verticales de calcaire blanc strié, rochers en surplomb, végétation accrochée aux parois (yeuses, pin d'Alep, immortelle), et au fond le ruisseau de la Nesque (sec en été, torrentiel en hiver). La randonnée depuis Monieux (village perché à l'entrée est des gorges) descend dans le fond des gorges par un sentier balisé, longe la Nesque sur plusieurs kilomètres (calme et fraîche même en été), et remonte vers le plateau de Sault par les versants boisés. Les vautours fauves de la colonie du Ventoux planent quotidiennement au-dessus des gorges — les thermiques ascendants générés par les parois chauffées par le soleil les soulèvent à des hauteurs impressionnantes. L'aigle royal niche dans les grandes falaises des gorges (un ou deux couples). Le plateau de Sault (1 100 m) au-dessus des gorges est le cœur de la production de lavande fine AOP du Vaucluse (floraison de mi-juillet à début août — champs bleu-violet à perte de vue).

Les Dentelles de Montmirail sont un anticlinal calcaire découpé en aiguilles et crêtes déchiquetées par l'érosion — un avant-massif du Ventoux qui forme une barrière de rochers calcaires blancs au-dessus des vignobles de Gigondas, Vacqueyras et Beaumes-de-Venise (appellations réputées des Côtes du Rhône méridionales). Les Dentelles sont un site d'escalade de référence de Provence — des centaines de voies équipées de tous niveaux dans le calcaire compact — et une des randonnées les plus pittoresques du secteur du Ventoux. Depuis Gigondas (village vigneron à la cave coopérative centenaire), le sentier monte à travers les vignes (vue sur le Ventoux au loin) et entre dans la forêt de chênes pubescents avant de rejoindre la crête des Dentelles. La vue depuis la crête des Dentelles est particulièrement remarquable vers le nord-ouest : la vallée du Rhône, Orange et ses arènes romaines (la plus grande d'Europe après le Colisée, visible depuis la crête par temps clair), et au nord le début du Massif central. Les faucons pèlerins nichent dans les grandes aiguilles calcaires des Dentelles (plusieurs couples établis). Les vautours fauves du Ventoux survolent régulièrement les crêtes. En bas, les vignobles de Gigondas AOC (grenat sombre, puissant, élevé en galets de quartzite rouge) et de Beaumes-de-Venise (muscat AOP — le plus grand vin doux naturel du Rhône) bordent les sentiers.

Le versant nord du Ventoux depuis Malaucène est radicalement différent du versant sud (Bédoin, Chalet Reynard) : plus frais, plus humide, plus boisé, moins fréquenté. La forêt du versant nord est dominée par une hêtraie-sapinière (hêtres et sapins de 100 à 200 ans, sous-bois dégagé, champignons en automne) que la route D974 Nord traverse jusqu'au Mont Serein (1 445 m) — station de ski nordique et alpin du versant nord, point de départ le plus accessible pour le sommet depuis ce côté. Depuis le Mont Serein, l'ascension au sommet (D+ 467 m, 2h aller) emprunte le GR4 par la crête nord — sentier cairné dans les éboulis, plus sauvage et moins large que le versant sud. C'est sur ce versant que le gypaète barbu (Gypaetus barbatus) est le plus régulièrement signalé dans le Ventoux — des individus erratiques en dispersion depuis les Alpes (populations des Alpes françaises reconstituées depuis 1986) ont été photographiés plusieurs fois sur les crêtes nord. Le lagopède alpin (Lagopus muta), gallinacé des zones boréales dont c'est la limite méridionale absolue en France, est présent dans les éboulis sommitaux du versant nord en petite population — discret et difficile à observer, mais sa présence à 1 900 m en Provence est une curiosité biogéographique remarquable.

Le GR4 (Grande Randonnée — de Royan à Grasse en traversant les Alpes et le Massif central) contourne le Ventoux par ses flancs nord et ouest dans une des sections les plus spectaculaires de tout l'itinéraire. La section nord du GR4 entre Malaucène et Bédoin (par le Mont Serein, la crête du Ventoux et le Chalet Reynard) permet de traverser l'ensemble du massif d'est en ouest en une ou deux journées, passant par tous les étages de végétation et tous les paysages du Ventoux dans une seule randonnée. Le Tour complet du Ventoux (120 km, 5 jours — itinéraire complet faisant le tour du massif depuis la plaine, par les piémonts et les crêtes) est une rando de plusieurs jours qui embrasse la totalité du massif : vignobles de Gigondas et Beaumes-de-Venise à l'ouest, villages de pierres sèches du Comtat Venaissin au nord, plateau de Sault et lavandes à l'est, piémont de garrigue et d'oliviers au sud. Les gîtes d'étape jalonnent le parcours (Brantes, Le Barroux, Malaucène, Sault — hébergements simples et authentiques). La diversité des paysages traversés — vignes, forêts, landes, éboulis — est incomparable dans un massif de cette taille. Le GR4 en version tour complet est l'itinéraire que les randonneurs aguerris qui veulent vraiment connaître le Ventoux doivent privilégier sur l'ascension directe au sommet.

Le piémont nord du Ventoux — entre Vaison-la-Romaine à l'ouest et Le Barroux à l'est — est la face cachée du massif : une succession de villages de pierres sèches perchés sur des collines (Crestet, Entrechaux, Le Crestet, Mollans-sur-Ouvèze), de vignes, d'oliviers et de chênaies truffières qui forment le paysage provençal le plus authentique du secteur. Vaison-la-Romaine est à part — une des villes les plus riches archéologiquement de France : le site gallo-romain de Vaison (fouilles depuis 1907, couvrant 15 ha — thermes, théâtre antique de 7 000 places, maisons patriciennes avec mosaïques et fontaines, musée archéologique) est après Orange et Nîmes le site romain le plus spectaculaire du sud de la France. La randonnée depuis Vaison remonte vers le versant boisé du Ventoux par les collines du piémont, traverse des chênaies truffières (truffes noires du Ventoux — la truffe noire d'hiver Tuber melanosporum est produite de décembre à mars sous les chênes pubescents du piémont du Ventoux, une des meilleures de France) et les vignes de Côtes du Ventoux AOC (appellation récente, vins rouges et rosés de Grenache, Syrah et Cinsault — rapport qualité-prix très correct). Le village du Barroux (château médiéval perché du XVIe siècle, restaurant du monastère bénédictin voisin) constitue un excellent point d'arrivée ou de départ.