Il sito, completamente circondato dall'ambiente risicolo, occupa un rilievo (La Costa) emergente dalla bassa pianura vercellese e un'area pianeggiante al suo piede. Sulla sommità del rilievo e sul versante esposto a sud, il bosco risente delle condizioni climatiche più calde e asciutte, con diverse specie vegetali esclusive di quest'area; nella parte settentrionale, invece, in un'area paludosa per gran parte dell'anno e con presenza di alcune risorgive, si sviluppa un alneto di ontano nero (Alnus glutinosa). Alcuni bacini di origine artificiale utilizzati per la pesca sportiva e in parte abbandonati costituiscono ambienti di un certo interesse naturalistico, principalmente legato alla presenza di piccola fauna acquatica.
L'isolamento ecologico caratterizza il bosco che presenta specie completamente isolate dall'areale regionale, come la vipera (Vipera aspis), il saettone (Zamenis longissimus e la cavalletta Nadigella formosanta).
La flora è ricca ed interessante: a inizio secolo il botanico Giovanni Negri segnalò nell'area oltre 400 specie, in buona parte riconfermate in tempi recenti. Sono attualmente presenti alcune specie molto rare in pianura, come Hemerocallis lilioasphodelus, Iris graminea, Gladiolus imbricatus e Caltha palustris.
Per quanto riguarda l'avifauna, considerando anche aree attigue, la lista delle specie comprende 153 specie.
Tra gli aspetti più rilevanti della comunità ornitica, si segnala la presenza di specie forestali, tra i rapaci, in particolare, Astore (Accipiter gentilis), Sparviere (Accipiter nisus) e Falco pecchiaiolo (Pernis apivorus).
Il Picchio nero (Dryocopus martius), presente in tempi storici soltanto in aree montane sta, in tempi recenti, ricolonizzando la pianura, e, nel Bosco, è, probabilmente, anche nidificante.
Altra specie forestale è la Beccaccia (Scolopax rusticola) che è stata osservata soprattutto durante lo svernamento. Il Bosco risulta particolarmente idoneo per questa specie anche per la presenza di zone umide ed aree aperte attigue che la specie frequenta per l'attività trofica.
Numerose sono le specie osservate durante la migrazione, tra esse rapaci come Falco cuculo (Falco vespertinus), Falco pescatore (Pandion haliaetus), Biancone (Circaetus gallicus), Albanella minore (Circus pygargus) e Nibbio reale (Milvus milvus), questo ultimo presente anche durante lo svernamento. Tra i Passeriformi, rilevati soprattutto durante il passo primaverile, Culbianco (Oenanthe oenanthe), Luì grosso (Phylloscopus trochilus) ed alcune specie di Turdidi, Tordo sassello (Turdus iliacus), Cesena (Turdus pilaris) e Tordela (Turdus viscivorus). Presente in migrazione ma, soprattutto, durante lo svernamento, l'Averla maggiore (Lanius excubitor), specie non comune nel territorio.
L'ambito territoriale in cui il Bosco è inserito, caratterizzato dalla presenza di zone umide di rilevante interesse conservazionistico e di risaie, si inserisce in un'area importante per la migrazione di molte specie di Caradriformi che seguono una rotta di migrazione, soprattutto primaverile, con direzione prevalente sud-ovest nord-est, con punte giornaliere di più di 15000 individui conteggiati (Toffoli 2008).
Tra le specie osservate la Pittima reale (Limosa limosa) che è presente in un'area non molto lontana dal Bosco con l'unico sito riproduttivo a livello italiano, con un numero esiguo di coppie.
Rilevate anche Cicogna bianca (Ciconia ciconia), Cicogna nera (Ciconia nigra) e Gru (Grus grus). Per questa ultima specie, da circa 5 anni, si è assistito ad un "ritorno" durante la migrazione e lo svernamento, nelle vicinanze del Bosco le Gru trovano importanti aree di alimentazione.
La contiguità tra bosco e risaia ha favorito l'insediamento di una garzaia attualmente sita nell'Area contuigua: la colonia riproduttiva di Ardeidi presente in località Montarolo, monitorata, a partire dall'anno 2003 dall'Ente-Parco, è nota sino dagli anni '30 del secolo scorso.
Le specie nidificanti sono:
Nitticora (Nycticorax nycticorax) e Garzetta (Egretta garzetta) le due specie più abbondanti;
Sgarza ciuffetto (Ardeola ralloides);
Airone guardabuoi (Bubulcus ibis);
Airone cenerino (Ardea cinerea);
Airone bianco maggiore (Casmerodius albus), presente solo raramente, in alcuni anni, con la prima nidificazione per il Piemonte (in tempi storici) durante la stagione riproduttiva 2010;
Mignattaio (Plegadis falcinellus), presente solo raramente, in alcuni anni;
Spatola (Platalea leucorodia), presente solo raramente, in alcuni anni.
Ad esse si è aggiunta, con una presenza costante a partire dal 2015-2017, la specie alloctona invasiva di rilevanza unionale, Ibis sacro (Threskiornis aethiopicus) con 6-8 nidi durante la stagione riproduttiva 2019.
La garzaia è di rilevante interesse conservazionistico, una delle più consistenti a livello europeo.
I mammiferi sono rappresentati da almeno 16 specie terricole, tra cui una popolazione isolata di scoiattolo (Sciurus vulgaris), a cui andrebbero sommate alcune specie di pipistrelli. Oltre ai già citati vipera e saettone, il bosco ospita numerose specie appartenenti all'erpetofauna: il tritone crestato (Triturus carnifex), il rospo smeraldino (Bufotes balearicus), la raganella italiana (Hyla intermedia), la rana di Lessona (Pelophylax lessonae-esculentus cpx), il biacco (Hierophis viridiflavus), la lucertola muraiola (Podarcis muralis) ed il ramarro (Lacerta bilineata).
All'interno del bosco sono segnalati alcuni percorsi mediante tabelle (distanze, tempi e carta d'orientamento agli ingressi).
Si tratta di piste sterrate debolmente inghiaiate, per la maggior parte pianeggianti o con debole pendenza.
Sono presenti: 4 aree giochi, un percorso Vita, 6 aree pic-nic attrezzate (prive di acqua potabile e servizi igienici).
Si segnala la possibilità di affittare i Cascinotti e la Cascina Gugliemina per uso ricreativo, didattico e scientifico, con punto barbecue e posti letto.
Elenco floristico del Bosco della Partecipanza e delle Grange Vercellesi