La Riserva Naturale del Torrente Orba è inserita in un'area di pianura a predominante vocazione agricola, tanto che seminativi e pioppeti in alcuni tratti giungono fin sulle rive dell'Orba, per cui agli ambienti naturali si alternano gli ambienti agricoli. Il territorio è pianeggiante. La sua altitudine minima è di 102 m s.l.m.; l'altitudine massima è di 130 m s.l.m.
Nella riserva il manto boschivo è relativamente continuo e si compone di vari tipi forestali: nella zona golenale si trovano porzioni di bosco ripariale ancora integre, dominate da salici e pioppi, mentre nelle zone più asciutte trovano spazio querceti e robinieti. Ristrette aree di greto accompagnano il corso fluviale, mentre sui primi terrazzi, ove i suoli ciottolosi sono esclusi dalle dinamiche fluviali, si sviluppano le formazioni erbose delle praterie aride di greto, in parte colonizzate da vegetazione arbustiva. Dal punto di vista floristico il torrente Orba è considerato un'area importante a livello nazionale e, in particolare, nella Riserva sono ospitate numerose specie protette dalla L.R. n. 32/1982 tra cui Alyssoides utriculata, Leucojum vernum, Echinops sphaerocephalus, Galanthus nivalis, Iberis umbellata, Thalictrum aquilegifolium e le orchidee Anacamptis morio, Cephalanthera longifolia, Neotinea tridentata e Himantoglossum adriaticum. Per ciò che riguarda la fauna il gruppo più interessante è quello degli uccelli: la comunità ornitica comprende 211 specie segnalate. Tra quelle presenti in periodo riproduttivo vi sono lo strillozzo (Emberiza calandra) e l'allodola (Alauda arvensis) e, in alcuni anni, la quaglia (Coturnix coturnix), specie connesse alla presenza di prati, ambienti divenuti rari in area planiziale.
Di notevole valore è anche la presenza di una colonia riproduttiva di ardeidi - la garzaia di Bosco Marengo - nella quale nidificano l'airone cenerino (Ardea cinerea), la garzetta (Egretta garzetta) e la nitticora (Nycticorax nycticorax), e recentemente, ad anni alterni, anche l'airone guardabuoi (Bubulcus ibis). Fra i mammiferi si segnala la recente ricomparsa del lupo (Canis lupus). Per quanto riguarda gli insetti, si rileva una numerosa presenza di Oxygastra curtisii, libellula tutelata a livello europeo.
La Riserva naturale del Torrente Orba occupa una parte della più vasta Zona Speciale di Conservazione e Zona di Protezione Speciale Torrente Orba della Rete Natura 2000 (identificata col codice IT1180002), che ha un'estensione di 506 ettari.
