Tutta la Val di Farma, e in particolar modo il tratto compreso nella Riserva, conserva aspetti naturalisti unici per la provincia di Siena e tra i più interessanti dell'intera penisola italiana. La peculiare conformazione della vallata è all'origine di un vistoso fenomeno di inversione termica, che è alla base delle particolari condizioni microclimatiche che caratterizzano il fondovalle, colonizzato dal faggio, dall'acero di monte e perfino dalla betulla, piante tipiche di altitudini maggiori. La fauna della Riserva comprende specie particolari quali il tritone alpestre apuano, a cui si aggiungono la salamandrina dagli occhiali e la rana italica, anfibi esclusivi della penisola italiana.