L´alta Val di Cecina conserva vastissime aree ad elevato grado di naturalità. Le numerose emergenze geologiche e geomorfologiche sono rappresentate da balze, calanchi, biancane, affioramenti rocciosi, manifestazioni endogene e sorgenti termali. Anche il sistema idrografico che caratterizza la valle del Cecina presenta numerosi corsi d´acqua che conservano un ambiente fluviale praticamente intatto come i torrenti Pavone, Trossa, Adio, Sellate, Sterza, Risecco, Ritasso, ecc.
La vegetazione forestale vede la prevalenza delle formazioni di sclerofille sempreverdi mediterranee, a prevalenza di leccio e corbezzolo, accompagnati da viburno, fillirea, lentisco, eriche, mirto, con partecipazione di latifoglie decidue come orniello, acero minore, carpino nero.
Nelle situazioni di transizione compaiono i boschi termofili caratterizzati da roverella e cerro, mentre sui versanti settentrionali e negli impluvi prevalgono i boschi mesofili a dominanza di cerro. Tutte queste formazioni sono ben rappresentate nei complessi forestali di proprietà pubblica, tra i quali spiccano le foreste di Berignone-Tatti e Monterufoli, caratterizzati inoltre, rispettivamente, l´uno per i boschi di latifoglie mesofile a dominanza di rovere, l´altro per le garighe di serpentinofite. Nella porzione a Sud, alle quote più elevate prevalgono le cerrete ed i castagneti.
Dal punto di vista floristico, oltre alle serpentinofite si segnalano le orchidacee, presenti in una trentina di specie.
A livello faunistico, tra i mammiferi, oltre agli ungulati, spicca la presenza del lupo; tra gli uccelli, presenti con un centinaio di specie nidificanti, sono da segnalare varie specie di rapaci diurni.