A Dél-mezőföld szülötte, Illyés Gyula írta erről a vidékről a Puszták népe című művében, hogy helybéli gyerekként akkor kezdett el feltárulni előtte e táj szépsége, akkor kezdte el megismerni rejtett kincseit, amikor egy-egy helyi történet, esemény ehhez hozzásegítette. Amikor előzetes tudása lehetővé tette számára, hogy megelevenedjen előtte az egyébként láthatatlan kis világok sora. Ebben a mai napig nem változott a Mezőföld – az utazónak közel kell hajolni hozzá, hogy felismerje értékeit. A lankás kis dombocskák, sík területek, rétek, erdőfoltok és vízjárta kis tocsogók kedves, nyugtató tájai első látásra nem ígérnek túl sokat. De megéri tovább kutatni, mert a Mezőföld értékei bőségesen fizetnek érte.

A Mezőföld területe egy pleisztocén kori geológiai vetődés következményeképp alakult ki, amelynek során nagy kiterjedésű, környezeténél mélyebb és dél felé lejtő medence jött létre (nagyjából a mai Székesfehérvár vonalától Szekszárdig). A medence északi része egészen a 19. századi lecsapolások és vízrendezés megindulásáig mocsaras, vízjárta világ volt, a Mezőföld déli részét azonban eredetileg is szárazabb löszös vidék jellemezte, mert a mélyülő alapkőzetre egyre vastagabb – és igen jó vízvezetésű – löszréteg rakódott.
A területen előbb az Ős-Sárvíz kanyargott és rakta le hordalékát (folyamatosan változó medrének egyes részei máig felismerhetők), később, a jégkorszak idején vastag löszréteg rakódott a mélyebb déli területekre. Így alakultak ki a Dél-Mezőföld gyakran harminc-ötven méter vastag, mészben gazdag homok- és lösztalajai (a paksi téglagyár mögött bárki megtekintheti, mert a löszfal a tájvédelmi körzet részét képezi).
A terület az első benyomással éppen ellenkezőleg, igen változatos vidék. Elsősorban a lösz jellegzetes formavilága – eróziós folyamatok által kialakult felszíni formák, suvadások –, másrészt a homokos területeket jellemző jelenségek – például jellegzetes, egy irányban álló húsz–ötven méter magas (de esetenként akár százméteres) homokdombok – jellemzik. A mélyebb részeken a mai napig megmaradtak vízjárta, nedves, tocsogós területek.

A jó minőségű lösztalaj miatt a Mezőföldet a Dunántúl egyik éléskamrájává vált. A mozaikos felépítésű tájvédelmi körzet a kevésbé jól művelhető területeken még fennmaradt társulásokat próbálja a jövőnek átmenteni. Ezek a kis – művelt területeke közé szorult – területek refugiumként (ökológiai menedékként) maradtak fenn, és koncentráltan mutatják be azokat a társulásokat, ma már ritka, nem egyszer reliktum növényfajokat, amelyek egykor a Mezőföld déli, szárazabb területeit jellemezték.
A jellegzetes löszformák között a Mezőföldön gyakran találkozhat az utazó olyan tájjal, ahol az általában párhuzamos, kisebb-nagyobb löszdombok között, meredek löszfalak által határolt mély völgyek húzódnak. Ezek a formációk nehezen járható és művelhető tájakat hoztak létre, lehetővé téve, hogy fennmaradjanak az értékes szárazságtűrő növényeket éltető löszpusztagyepek. A Gyűrűsi löszdombság területe (Dunaföldvár és Dunakömlőd között) például felszíni formáinak szépségén túl a kipusztulás szélén álló tátorján (a bölcskei tátorjános) menedéke.
A Dél-Mezőföld művelés alá nem vont részeit homok- és löszpusztagyepek fedik. Nevezetes a Nagydorog melletti Szenes-legelő, amelynek szép homokpusztagyepén homoki nőszirom, kései szegfű, homoki vértő nyílik. Szedrestől délre hasonló homokos, löszös területet borító védett pusztagyepen kora tavasszal tengernyi tarka sáfrány nyílik – lenyűgöző látvány. Tengelic és Paks között is található egy több tízezer tövet számláló tarka sáfrányos a homokpusztai gyeppel fedett homokdombok oldalában.
A Mezőföld eredeti növénytársulása a fás puszta, amelynek pusztai tölgyeseiből már csak mutatóban maradt néhány felemelően szép erdőfolt – például Tengelic környékén.

A Dél-Mezőföldön Alsószentivántól Szedresig több helyen is fennmaradtak kis mocsaras lápos foltok, gyakran szépséges égererdőkkel, nyíres-füzes társulásokkal, és olyan értékes lágyszárúakkal, mint a mocsári nőszőfű, agárkosbor, hússzínű ujjaskosbor stb. A mélyebben fekvő, ezért nedvesebb, üde löszpusztagyepekben többféle orchidea (pókbangó, agárkosbor) és kornistárnics él (pl. Alsószentmárton mellett a Hardi-hegy alatt vagy Tengelic környékén). A szedresi sáfrányos mellett húzódó nedves réten fátyolos nőszirom virít. E területek legszebbike talán a kistápéi védett láprét, amely egy amúgy is nedves területen kialakított és elmocsarasodó halastó körül alakult ki – rekettyefűz-bokrokkal tarkított zsombékos lápréttel, égeres, nyíres foltokkal. A területen mocsári nőszirom, kornistárnics és több kosborfaj is nyílik.

A tájvédelmi körzet legnagyobb védett egysége a Cece, Bikács, Nemeskér és Györköny között található terület, amely – a Kistápé mellett húzódó láprét mellett – a bikácsi Ökör-hegyet, a németkéri Látóhegyet és a közöttük húzódó területeket fogja egy egységbe. A különösen szép, száz méternél is magasabb homokdombon, az Ökör-hegyen homokpusztai legelő van, olyan védett növényekkel, mint a homoki árvalányhaj, homoki nőszirom vagy a fekete kökörcsin. A védett területen található másik "hegy", a Németkér mellett található másfélszáz méter magas Látó-hegy – az oldalában fekete kökörcsin, fürtös homokliliom, apró nőszirom és homoki vértő nyílik.

A Dél-Mezőföld állatvilága is értékes. A száraz gyepeken több ritka lepke, imádkozó és sisakos sáska látható. A terület az ország legszínpompásabb madarainak látványát kínálja az ide látogatónak: gyurgyalag, szalakóta, vörös vércse, kabasólyom, fekete gólya fészkel a Dél-Mezőföld erdeiben, löszfalaiban és pusztáin. A mocsaras rétek gazdag kétéltűfaunáján (zöld és barna varangy, ásóbéka, kecske és mocsári béka, vöröshasú unka stb.) túl, bíbic és piroslábú cankó, láperdőkben szürke gém és nagykócsag költ. A mozaikos mezőgazdasági földek és gyepek a fogolynak és a fürjnek biztosítanak élőhelyet. A terület gyertyános-tölgyes erdeiben vadmacska, a vízjárta területeken, halastavak mentén vidra él.