La Riserva si estende su una serie di alture delimitate ad ovest dal corso del Tevere, a sud dal fosso della Bufalotta, a nord dal Rio del Casale che segna anche il limite del Comune di Roma. Le basse colline arrotondate sono ancora coltivate a seminativo estensivo o destinate a pascolo, mentre le valli sono ricoperte da vegetazione a macchia: si tratta dei residui di bosco di querce (cerro, farnia, roverella e farnetto) spesso accompagnati da aceri e olmi. La fauna, minacciata da urbanizzazione e caccia fino all'istituzione della Riserva, è di estremo interesse: rilevanti le presenze dei mammiferi (volpe, faina, donnola, ma anche tasso e istrice) tra cui spicca quella della lepre italica specie autoctona della campagna romana. Di fondamentale interesse è il sistema paesistico storico delle grandi tenute (Marcigliana, Tor S.Giovanni), caratterizzate da antichi casali, spesso costruiti su nuclei di ville romane e da torri medievali che creano un continuum storico unico.
