Le Lac de Lolair est situé dans une cuvette allongée le long du versant gauche du bas Valgrisenche. Sa forme est liée à des phénomènes d'érosion glaciaire qui ont créé la dépression, remplie ensuite par des sédiments limoneux et tourbeux ; le substrat lithologique est constitué par des micaschistes et des gneiss fins de la Nappe du Grand-Saint-Bernard.
Malgré le contexte de dimensions réduites, la zone est caractérisée par une grande variété de milieux et d'espèces. Un zonage de végétation concentrique, lié au régime de l'eau, est présent autour du plan d'eau ; la roselière accueille un habitat prioritaire "Marais calcaires à Cladium mariscus et espèces du Caricion davallianae". Dans la cuvette environnante la végétation dessine une mosaïque très structurée avec la présence de pans de bois d'épicéa ou de pin sylvestre, des bosquets de feuillus alternant avec une végétation arbustive et herbacée xérophile, ainsi qu'une succession de champs en terrasses, abandonnés depuis longtemps.
Il y a donc ce net contraste, extrêmement intéressant, entre la zone humide du lac et le milieu clairement xérothermique de la cuvette qui le renferme, qui comprend une station de Potentilla pensylvanica, plante parmi les plus rares de la Vallée d'Aoste.
Au-dessus des rochers il est facile d'apercevoir l'Aigle royal, l'Autour des palombes ou la Buse variable et, autour du lac, des oiseaux typiquement aquatiques comme le Colvert, qui niche ici, et la Poule d'eau.
Dans l'étang et ses alentours sont présents des Amphibiens et des Reptiles comme le crapaud commun (Bufo bufo) et la couleuvre à collier (Natrix natrix), tandis que les eaux du lac sont peuplées par la Tanche, par des invertébrés et de nombreuses familles d'insectes.