Cette ZNIEFF de type II couvre une vaste surface de plus de 3 400 hectares correspondant à la vallée de la Mouche et de ses affluents ainsi qu'aux plateaux environnants. Elle renferme cinq ZNIEFF de type I : pelouses et marais de Noidant-le-Rocheux, pelouses de Saint-Ciergues, bois de Courcelles-en-Montagne et le lac de la Mouche, vaste réserve d'eau avec de nombreux groupements aquatiques ou riverains très intéressants (groupements immergés et amphibies, magnocariçaies, roselières, etc). Pour les spécialistes de nature : Les types forestiers sont variés, de type montagnard ou méridional suivant l'orientation de la pente : érablière, hêtraie à dentaire (versants nord), hêtraie neutrophile, hêtraie xérophile, chênaie thermophile (versant sud), chênaie de fond de vallon, chênaie-charmaie-hêtraie calcicole. Quelques marais alcalins et plusieurs pelouses calcaires subsistent, derniers témoins des pâturages extensifs qui couvraient encore le secteur vers 1960. Une végétation particulière, adaptée à la sécheresse, se développe au niveau des parois de calcaire dur (falaises et corniches) et sur les éboulis des anciennes carrières. La végétation prairiale de la vallée est restée très typique. Le plateau, aujourd'hui cultivé pour l'essentiel, est resté typique jusqu'au milieu des années 80 avec ses meurgers (tas de pierres retirées des champs) couverts de haies et bosquets. Ceux-ci ont été en grande partie détruits depuis les remembrements, l'intérêt de la ZNIEFF en a été ainsi diminué. La végétation : On rencontre dans le périmètre de la ZNIEFF près de 20 espèces végétales rares ou en voie de disparition en Champagne : dans les forêts, le cynoglosse des montagnes et la lunaire vivace, espèce pré-alpine rarissime dans les stations collinéennes (présentes seulement en plaine en Champagne-Ardenne et en Bourgogne) protégée au niveau régional, le buis qui possède ici les stations les plus vastes du département ; dans les pelouses, le fumana couché, l'hélianthème des apennins, la petite cuscute, la gymnadénie à odeur de vanille protégée en Champagne-Ardenne, l'orobanche du thym ; sur les rochers, l'amélanchier ovale, le trèfle strié et le trèfle scabre rares en Haute-Marne ; sur les éboulis (anciennes lavières), l'alysson, le centranthe à feuilles étroites, très menacé, présent uniquement en Haute-Marne pour la région (en limite d'aire), l'épilobe à feuilles de romarin (la Haute-Marne et l'Aube sont les départements où se situe la limite absolue de répartition de cette espèce vers le nord-ouest) ; dans les marais ou au niveau du réservoir, l'ail anguleux (station minuscule en bordure du réservoir) et la germandrée des marais, protégés au niveau régional, etc. La plupart de ces espèces figurent sur la liste rouge des végétaux de Champagne-Ardenne. La faune : La faune contient des richesses exceptionnelles compte-tenu de la variété des biotopes. Les insectes sont bien représentés avec notamment le rare agrion de Mercure protégé au plan national (depuis 1993) et international (convention de Berne et directive Habitats) et inscrit sur la liste rouge nationale des libellules en danger d'extinction dans la moitié nord du pays, l'aeschne printanière, la grande aeschne, la libellule fauve, la cordulie métallique, le leste et une grande libellule spectaculaire, la cordulie à deux taches, toutes étant inscrites sur la liste rouge des Odonates de Champagne-Ardenne. Les reptiles comportent notamment la coronelle lisse (dans les milieux ensoleillés et secs), la couleuvre verte et jaune (espèce la plus méridionale de Champagne, très rare en Haute-Marne où elle se situe vers sa limite nord de répartition) et la vipère aspic (les deux premières étant inscrites sur la liste rouge régionale). Plus de 100 espèces d'oiseaux se rencontrent sur le site, de façon occasionelle ou plus régulière (dont 9 inscrites sur la liste rouge de Champagne-Ardenne en tant que nicheurs rares et en régression), comme par exemple le cincle plongeur, le bruant zizi, le torcol fourmilier, la pie-grièche grise, la pie-grièche écorcheur, etc.), en liaison notamment avec la présence du lac-réservoir de la Mouche, ce qui confère à la vallée une grande importance ornithologique.
