La Riserva Naturale Macchia di Gattaceca e Macchia del Barco si estende tra la valle del fiume Tevere e i monti Cornicolani, con andamento prevalentemente collinare, con vaste aree destinate a pascolo e a uso agricolo. L'area è tutelata sia per il valore botanico dei suoi frammenti forestali che per l'intenso carsismo che si manifesta con grotte, inghiottitoi, "sventatori", doline. Fra queste ultime spicca il Pozzo del Merro, dolina di crollo tra le più profonde del mondo (circa 80 mt dal piano campagna e ulteriormente esplorato fino ad una profondità di 310 mt), che si caratterizza per le pareti ricoperte di fitta vegetazione e per la presenza di un lago sul fondo.
La Riserva rappresenta ancora l'habitat ideale per molti animali. Tra i mammiferi sono presenti la volpe, il tasso, l'istrice, la faina, la donnola e la martora. L'avifauna forestale comprende piciformi, il cuculo, la ghiandaia, l'upupa, e molte specie di passeriformi. Tra i rapaci notturni sono presenti la civetta, l'allocco, l'assiolo e il barbagianni; tra i diurni, la poiana e il gheppio. Tra gli svernanti è censita la beccaccia. I rettili sono rappresentati dalla tartaruga terrestre la cui presenza è da confermare, dal geco, dall'orbettino, dalla lucertola campestre e muraiola, dal ramarro dall'accesa livrea verde nei maschi nel periodo riproduttivo. Tra gli anfibi: la rana verde, il rospo comune, il tritone comune ed il tritone crestato.
Il paesaggio della Riserva è frammentato in relazione alle condizioni naturali e all’azione dell’uomo, infatti è presente il pascolo bovino e ovino e circa la metà del territorio è coltivato prevalentemente a oliveti e foraggiere.Le aree più vicine alla vegetazione potenziale sono invece coperte da cerrete o da boscaglie termofile localizzate in aree a maggiore drenaggio.
La formazione forestale più estesa nei vari frammenti boschivi (Macchia di Gattaceca, Macchia del Barco, Bosco Nardi) è un querceto caducifoglio, in gran parte governato a ceduo, dominato dal cerro (Quercus cerris), localmente accompagnato dal farnetto (Quercus frainetto), che in rari siti assume carattere dominante. Negli strati inferiori prevale la presenza del carpino orientale (Carpinus orientalis) accompagnato da acero oppio (Acer campestre), orniello (Fraxinus ornus), biancospino (Crataegus monogyna), corniolo (Cornus mas), ligustro (Ligustrum vulgare), prugnolo selvatico (Prunus spinosa) e melo selvatico (Malus sylvestris).
Lo strato erbaceo è largamente invaso dal pungitopo (Ruscus aculeatus), ma si colora anche delle vistose fioriture di anemoni (Anemone apennina e Anemone hortensis) e ciclamini (Cyclamen hederifolium e Cyclamen repandum).
Nelle aree sottoposte a maggiore drenaggio (aree sommitali, zone sovrastanti le cavità carsiche, versanti acclivi), oppure in quelle più drasticamente disboscate, con maggiore insolazione, la vegetazione si modifica in senso termofilo e aumenta la percentuale di specie mediterranee: il cerro diminuisce la sua copertura ed è sostituito da roverella (Quercus pubescens), albero di Giuda (Cercis siliquastrum), orniello (Fraxinus ornus), terebinto (Pistacia terebinthus), leccio (Quercus ilex), fillirea (Phillyrea latifolia).
Ad accrescere l’interesse floristico della zona è la presenza di tre specie protette in base all’attuale legislazione regionale: lo storace (Styrax officinalis), presente in Italia soltanto nella regione denominata tiburtina-lucretile-cornicolana, il gigaro a foglie sottili (Biarum tenuifolium) e la Linaria purpurea, grazioso endemismo appenninico.
In alcune zone della Riserva, come a Bosco Nardi, si possono ammirare anche orchidee.
Il territorio della riserva naturale è situato tra la valle del fiume Tevere e i monti Cornicolani con caratteristiche principali legate ai boschi, ai fenomeni carsici e al paesaggio. La riserva si estende principalmente su colline di origine calcarea (Mesozoico) con un'altezza massima di 241m (in loc. Bosco Cerqueta) e ricche di fenomeni carsici (doline, grotte, inghiottitoi). Da ricordare l'imponente voragine denominata "Pozzo del Merro", dolina di crollo con pareti subverticali fittamente ricoperte di vegetazione e un piccolo lago di notevole profondità (oltre 300m) sul fondo della depressione a circa 80 metri dal piano campagna. Completano i litotipi della Riserva le sabbie e argille plio-pleistoceniche di origine marina e i tufi provenienti dall'attività del Vulcano Sabatino (quaternario).
