Quella del Litorale romano è la più grande Riserva Statale italiana. Comprende un mosaico di ambienti nella grande piana alluvionale del Tevere, affacciata sul mare Tirreno, oggi frammentati dalla notevole concentrazione di urbanizzazioni e infrastrutture causate dalla vicinanza con la città di Roma. La stessa visita è quindi discontinua, risolvendosi in spostamenti da un'area all'altra per raggiungere i diversi settori dell'Area Protetta ciascuno con una propria peculiarità.
Di particolare interesse scientifico ma anche ricreativo sono, fra gli altri, le zone umide, i residui cordoni dunali e le aree boscate. Le prime, di origine naturale o artificiale (è il caso delle Vasche di Maccarese ma anche del lago di Traino, oppure del reticolo di canali di bonifica), costituiscono un richiamo irresistibile per l'avifauna selvatica in particolare migratoria. Le dune rimaste, scampate alle profonde trasformazioni territoriali costiere, rappresentano l'ambiente forse più sorprendente e delicato, sconosciuto alla maggioranza degli stessi romani. Quanto ai boschi si fa riferimento non solo alla grande pineta di Castelfusano, di origine artificiale e purtroppo recentemente colpita da ripetuti incendi dolosi, ma anche ad altri preziosi polmoni verdi quali la Macchiagrande di Focene, le pinete di Ostia, la stessa pineta monumentale di Fregene. Nella grande tenuta comunale di Castel di Guido, infine, sono conservati - tra gli altri ambienti - ampi settori a macchia mediterranea e pascolo, tra i più belli della Campagna Romana.
Una varietà sorprendente di animali popola gli ambienti della Riserva, compresi gli ambienti artificiali della bonifica e le aree a ridosso degli insediamenti di maggior impatto come l'aeroporto di Fiumicino, l'autostrada A12, i grandi centri commerciali sorti negli ultimi anni a ridosso del tratto terminale del Tevere.
La componente più visibile della fauna, al solito, sono gli uccelli. Aironi, limicoli, anatre e cormorani frequentano le zone umide. I contingenti più numerosi si osservano nei mesi invernali, quando tra i frequentatori dell'area protetta si annoverano pure autentiche rarità come il falco sacro, il tarabuso, la gru. Tra i nidificanti nuove presenze segnalate negli ultimi anni sono lo svasso maggiore (alle Vasche di Maccarese) e l'airone rosso (al CHM di Ostia). Durante i passi migratori si osservano regolarmente il falco pescatore, l'aquila minore e, con minor frequenza, lo svasso collorosso, il marangone dal ciuffo e l'aquila anatraia maggiore.
Sempre in canali e stagni, tra i pesci è accertata la presenza di numerose specie tra cui anguilla, gambusia, carpa, carassio dorato, persico sole, pesce gatto. In questi stessi ambienti, tra i molluschi, va segnalata la presenza diffusa dell'anodonta, grande bivalve d'acqua dolce. Nel Tevere si trovano inoltre alborelle, cavedani, barbi, triotti, e verso la foce anche specie marine come la spigola o il cefalo. Anche l'erpetofauna, vale a dire l'insieme di anfibi e rettili, è ben rappresentata. Sono almeno una dozzina le specie segnalate, di cui 4 di anfibi e vale a dire il rospo comune, la raganella e l'abbondantissima rana verde, cui va aggiunta l'esotica rana toro americana. Tra i rettili le presenze più significative sono quelle della natrice dal collare, non difficile da avvistare mentre nuota a caccia di rane e altre piccole prede, e della sempre più localizzata testuggine palustre (ormai meno diffusa dell'esotica tartaruga a guance rosse). Censiti localmente pure il ramarro, la lucertola campestre e quella muraiola, il biacco e il più raro colubro d'Esculapio. Nelle aree boscate nidificano, tra gli altri, il nibbio bruno (a Castel di Guido), alcune specie di picchi, il rampichino, il gufo comune (ad areale frammentato nel Lazio, è presente a Castel di Guido).
Quanto ai mammiferi, gli elenchi faunistici comprendono soprattutto specie considerate comuni quali riccio, talpa, toporagno comune e toporagno d'acqua, ratto delle chiaviche, donnola, cinghiale. Tra le specie osservabili anche di giorno ci sono la volpe, la lepre europea e la nutria. A Castel di Guido, ricerche recenti sui micro-mammiferi hanno accertato la presenza di ben 17 specie tra cui mustiolo, crocidura minore e ventre bianco, moscardino.
L'interesse botanico della Riserva è notevole, comprendendo associazioni vegetali diverse in riferimento ai numerosi ambienti presenti.
Nelle zone umide, corsi e specchi d'acqua sono generalmente accompagnati da lembi di canneto a cannuccia palustre (ma non mancano esemplari di canna comune e giunchi), seppure sottoposti a periodici tagli e incendi. Filari di esotici eucalipti o di tamerici seguono talvolta il reticolo di canali della bonifica – lungo le cui sponde fiorisce non di rado lo splendido giglio di palude - mentre vere e proprie estensioni forestali sono formate (a Ostia e a Calstelfusano, in particolare) dal pino domestico con esemplari di pino marittimo, pino d'Aleppo nonché lecci e sughere.
La duna costiera, seppure di estensione limitata a causa dell'espansione edilizia, pure mantiene i suoi motivi d'interesse. Vi crescono piante pioniere come la soldanella, la piantaggine marina, lo spinoso eringio. Alle sue spalle, cespugli di lentisco, fillirea e ginepro coccolone fanno da scudo dai venti marini alla macchia alta che si sviluppa più all'interno. E' qui che, talvolta, crescono magnifici esemplari di leccio e di farnia, con un fitto sottobosco formato da corbezzoli ed eriche, nonché il profumato corredo di cisti, mirti, rosmarini.
Nell'Oasi Wwf di Macchiagrande e soprattutto nella solitaria campagna della tenuta di Castel di Guido, nei settori più elevati ed aridi si estende il rigoglio della macchia mediterranea: tra gli arbusti che ne formano la copertura sempreverde vi sono corbezzoli, filliree, eriche, ginepri, lentischi, mentre tra le essenze arboree – quando non cancellate dagli incendi – spiccano grandi lecci e sughere.
L'intera area è compresa nella pianura alluvionale formata dal Tevere, occupandone la parte marginale. Il delta del Tevere è costituito da una sequenza di sedimenti depostasi a partire da circa 20.000 anni fa. Nel territorio della Riserva sfociano numerosi altri corsi d'acqua minori, ancora con un certo grado di naturalità e le cui foci pertanto cambiano aspetto di anno in anno a seconda dell'intensità delle mareggiate e delle piene: è il caso di Fosso Cupino, del Fosso di Palidoro, del fiume Arrone. In tali ambienti spesso un cordone di dune, grazie all'accumulo dei detriti sabbiosi trasportati dal corso d'acqua, divide l'ambiente marino da quello fluviale. In periodi caratterizzati da forti piogge il livello di salinità dell'acqua si abbassa, consentendo la germinazione di piante d'acqua dolce.
