La vallée du cours moyen de la Marne entre Vitry-le-François et Epernay constitue une grande ZNIEFF de type II de plus de 13 000 hectares possédant des milieux alluviaux encore riches en faune et en flore. Elle comprend 7 ZNIEFF de type I qui regroupent les milieux les plus remarquables et les mieux conservés de cette partie de la vallée. Ce site présente en effet une mosaïque de groupements végétaux très intéressants, dont certains font partie de l'annexe I de la directive Habitats : boisements alluviaux inondables, boisements marécageux, prairies inondables, mégaphorbiaies, magnocariçaies et roselières, groupements aquatiques de la rivière, du canal, des noues et des bras morts, plans d'eau (gravières anciennes ou en activité). Les cultures, les peupleraies (et dans une moindre mesure et les prairies pâturées ou fauchées plus intensives) sont également très représentées sur le territoire de la ZNIEFF. Il n'a été noté ici que les espèces protégées et/ou rares (inscrites sur les listes rouges), les listes d'espèces plus détaillées se trouvant dans les ZNIEFF I.
Les forêts sont encore assez bien représentées, mais régressent de plus en plus au profit des peupleraies monospécifiques. La ZNIEFF comporte une des rares stations de la vallée renfermant encore une forêt alluviale subclimacique bien caractéristique. Deux types différents de boisement se rencontrent : ce sont l'ormaie-frênaie inondable et la chênaie pédonculée-frênaie mésophile (pour la topologie, classée dans la catégorie "autres bois décidus" du code CORINE biotopes). En général, la strate arborescente est dominée par le frêne et le chêne pédonculé, accompagnés par l'orme lisse (inscrit sur la liste rouge des végétaux de Champagne-Ardenne), le tilleul à petites feuilles, l'orme champêtre, l'érable sycomore, l'érable plane, le bouleau verruqueux, l'aulne, les peupliers, etc.
La végétation des prairies inondables (le plus souvent pâturées) est dominée par les graminées (houlque laineuse, flouve odorante, vulpin genouillé, fléole des prés, fétuque des prés, fétuque rouge, avoine élevée, gaudinie fragile, trisète dorée, fétuque roseau, pâturin commun) qu'accompagnent la violette élevée (protégée en France, très rare et en régression spectaculaire), l'inule des fleuves et l'œnanthe moyenne (protégées au niveau régional, en très forte régression et inscrites sur la liste rouge de Champagne-Ardenne), la gratiole officinale (protégée à l'échelon national) et diverses renoncules, trèfles, patiences, potentilles...
Au niveau des méandres de la Marne et des dépressions se rencontrent différents groupements marécageux : roselières (avec la germandrée des marais, protégée en Champagne-Ardenne et la berle à larges feuilles inscrite sur la liste rouge régionale), cariçaies à grandes laîches (avec le pâturin des marais, protégé au niveau régional et inscrit sur la liste rouge régionale), filipendulaies et groupements à hautes herbes (baldingère, phragmite, scirpe, etc.), végétation aquatique et submergée (avec notamment trois espèces inscrites sur la liste rouge régionale, le faux riz, la grande berle et le scirpe épingle).
La végétation aquatique des noues et dans une moindre mesure des gravières est typique avec des espèces rares inscrites sur la liste rouge régionale (renoncule aquatique et utriculaire vulgaire), peu courantes (petit-nénuphar, nénuphar blanc, sagittaire flèche d'eau) ou plus communes (butome en ombelle, cératophylle épineux, myriophylle verticillé, élodée du Canada, lentille à trois lobes, petite lentille d'eau, lentille à plusieurs racines, etc.). De nombreuses gravières ont été reconverties en étangs privés de pêche et de loisirs.
La faune entomologique est bien représentée avec quatre libellules inscrites sur la liste rouge régionale des Odonates (gomphe vulgaire, agrion gracieux, grande aeschne, cordulie à deux taches) et un papillon protégé en France, le cuivré des marais, en danger d'extinction dans tous les pays d'Europe, inscrit à l'annexe II de la convention de Berne, aux annexes II et IV de la directive Habitats, figurant dans le livre rouge de la faune menacée en France et sur la liste rouge des Lépidoptères de Champagne-Ardenne.
Les poissons sont variés avec la loche de rivière (inscrite à l'annexe III de la convention de Berne, à l'annexe II de la directive Habitats et sur le livre rouge de la faune menacée en France, dans la catégorie "vulnérable") le chabot et la lamproie de Planer (inscrits aux annexes II et IV de la directive Habitats), la lotte de rivière et le brochet (inscrits dans le livre rouge de la faune menacée en France en tant qu'espèces vulnérables), la brème, l'ablette, le barbeau commun, le goujon, la perche, la vandoise, la gardon, la tanche, le sandre, la truite fario, etc.
La ZNIEFF de la vallée de la Marne doit sa valeur avifaunistique en grande partie aux inondations qui la recouvrent périodiquement, attirant en hiver et au début du printemps de multiples espèces d'oiseaux qui hivernent, se nourrissent ou se reproduisent sur le site. Plus d'une douzaine d'espèces inscrits sur la liste rouge des oiseaux menacés de Champagne-Ardenne nidifient dans la zone : la cigogne blanche (nicheur très rare en Champagne), la sterne pierregarin, le râle des genêts (nicheur très rare et en forte régression), la pie-grièche écorcheur, la pie-grièche grise, la locustelle lucinoïde (nicheur très rare et en régression alarmante), le petit gravelot (considéré comme nicheur très rare à l'échelle de la Champagne-Ardenne, inscrit sur les annexes II de la directive Oiseaux et de la convention de Berne), la pie-grièche écorcheur (en régression), la pie-grièche grise (rare au niveau régional et en forte régression), l'hirondelle des rivages, le tarier d'Europe, le phragmite des joncs, le faucon hobereau et le milan noir.
De nombreux oiseaux aquatiques ou des marécages (dont certains sont assez rares) fréquentent les noues et les cours d'eau ou font halte sur le site lors de leur migration : sarcelle d'hiver, sarcelle d'été, canards (colvert, chipeau, siffleur, pilet, souchet), grèbe huppé, grèbe castagneux, foulque, barge rousse, barge à queue noire, chevaliers (arlequin, gambette, aboyeur, guignette, culblanc, sylvain), pluviers (argenté et doré), bécasseau combattant, courlis cendré, etc..
Des rapaces variés survolent la zone : buse, faucon crécerelle, bondrée apivore, milan noir, etc.). Les petits passereaux sont également bien représentés (locustelle tachetée, tarier pâtre, bergeronnettes, rousserolles, loriot, etc.).
C'est de plus un lieu de promenade et de loisirs important (nombreux promeneurs à pied ou à vélo, présence du chemin de grande randonnée GR 14, pêche dans le canal, la Marne et les étangs). La zone est encore en assez bon état, mais elle est très menacée par l'artificialisation (conversion des prairies naturelles en cultures ou en prairies intensifiées, plantations de peupliers dans les dernières zones humides ou dans les derniers boisements naturels de la vallée, etc.).
La limite correspond au lit majeur de la Marne (le plus intéressant du point de vue faunistique et floristique) à l'exception des zones urbanisées.