Sono gli elementi della campagna collinare pedeappenninica, su terreni di origine vulcanica, a fare la ricchezza e la diversità degli ambienti naturali di Pian Sant'Angelo: i boschi umidi di forra, quelli più asciutti dei pianori sovrastanti, le siepi al bordo dei coltivi, le querce isolate. Tutto questo si riflette sull'ampiezza del popolamento vegetale e di quello animale, nonché sulla bellezza e varietà del paesaggio.
L'area di Pian Sant'Angelo è ricca di boschi e di anfratti di origine naturale e artificiale, che offrono rifugio a numerose specie animali. A scorrere gli elenchi faunistici locali si ritrovano quasi tutte le specie che un tempo frequentavano le nostre campagne, altrove assenti soprattutto per le modificazioni territoriali, l'inquinamento di acque e suoli, l'uso dei pesticidi, l'urbanizzazione crescente. Al contrario qui s'incontrano ancora, direttamente o tramite le loro tracce, animali come l'Istrice, il Tasso, la donnola e il cinghiale, la martora e la puzzola, la volpe e l'elusivo gatto selvatico, tra i rettili la testuggine comune e il cervone, tra gli anfibi la raganella e il rospo comune.
Nei campi coltivati non è difficile osservare la lepre e, per quanto riguarda l'avifauna, fagiani, quaglie e tutti i passeriformi tipici degli ambienti agricoli tradiazionali Tra i rapaci notturni sono presenti gufo comune, barbagianni, allocco, civetta ed assiolo; tra i diurni, poiana e gheppio, il Falco pellegrino, il falco pecchiaiolo e lo sparviere. Fossi e torrenti, infine, grazie ad acque ancora limpide ospitano il bel gambero di fiume, specie estremamente sensibile all'inquinamento.
La gestione degli ambienti coltivati con metodi tradizionali e la morfologia dei luoghi favoriscono la presenza di una vegetazione ricca e diversificata. Sui versanti meridionali e più assolati s'incontrano estensioni di macchia mediterranea con abbondanza di erica, corbezzolo, fillirea. All'interno delle forre si osserva il caratteristico fenomeno dell'inversione della successione vegetazionale, con le specie legate a climi freschi presenti qui alle quote inferiori dove trovano più idonee condizioni microclimatiche. Sul fondo dei valloni, così, l'elevato tasso di umidità favorisce la crescita di specie arboree quali il Cerro, l'orniello, il frassino, il nocciolo, il sorbo ciavardello, il sorbo domestico e il carpino. I versanti delle forre esposti a sud, invece, sono colonizzati da lecci e roverelle.
Lungo i corsi d'acqua è presente la foresta igrofila "a galleria" con associazioni di ontano, pioppo tremulo e pioppo bianco; nel sottobosco s'incontrano rosa selvatica e corniolo, biancospino e ligustro.
Di particolare rilievo le fioriture di ciclamini, anemoni, ci sti e in particolare di orchidee.
A una quota media di 150-200 metri, il paesaggio dell'area protetta comprende terrazzi formati dal materiale eruttivo dell'antico complesso vulcanico cimino-vicano, in seguito incisi dai corsi d'acqua. I solchi anche profondi creati dall'erosione fluviale hanno trasformato questi plateau, formando il sistema delle forre. La rete idrografica appartiene al bacino imbrifero del rio Miccino, affluente di destra del Tevere, e in minor misura al bacino del fosso Chiare Fontane (tributario del fosso di Rustica, a sua volta affluente del Tevere).
