La Riserva si sviluppa per una superficie complessiva pari a 171 ettari, con un'altitudine che va da 350 a 700 metri, e interessa con il suo nucleo più meridionale i Monti Rognosi propriamente detti, mentre i tre nuclei settentrionali comprendono i rilievi di Monte Murlo, Monte Petroso e del Poggio delle Calbane. Di grande interesse il substrato geologico di tutte queste aree che è caratterizzato da rocce ignee ultrabasiche, le ofioliti, formate in gran parte da gabbri, e marginalmente da diabasi e gabbri serpentinizzati. L'interesse naturalistico di queste aree, in passato considerate improduttive e sterili, risiede soprattutto nella vegetazione. Una lunga serie di studi e segnalazioni ha infatti definito la grande importanza delle cenosi che vegetano su questi substrati, tanto da proporre l'inclusione di questi habitat tra quelli prioritari secondo l' Unione Europea. L'area, nel recente passato, è stata interessata da massicci interventi di rimboschimento, effettuati soprattutto con pini. Questi habitat artificiali occupano oggi, infatti, quasi il 50% della superficie, mentre solo il 12% di questa è interessato dalla vegetazione naturale tipica.