La Riserva di Biosfera è formata da dune, foreste allagate di latifoglie e pinete di pino domestico, paludi e vasti terreni agricoli di pianura, interni al Parco Migliarino San Rossore Massaciuccoli ed esterni ad esso; si aggiungono preziose aree agricole e forestali di collina e media montagna (Monti Pisani, Colline livornesi) dominate dall'olivo, dal pino marittimo e dal leccio. Questi ambienti sono il risultato di una lunga storia di bonifiche, tagli e rimboschimenti e di sistemazione dei versanti. L'urbanizzazione è diffusa, il territorio è contiguo a centri urbani di Pisa, Livorno e Lucca.