La ZNIEFF des étangs de Palluau est située dans la ZNIEFF de type II de la Forêt de Chaource et comprend le Grand Etang de Palluau, le Petit Etang de Palluau et leur environnement forestier immédiat. Ces deux étangs (en propriété privée) sont intégralement cloturés et gardés par des chiens d'attaque : ils n'ont pu être visités cette année mais gardent d'après leur aspect un bon état général justifiant le maintien de la ZNIEFF. Leur végétation est typique des eaux mésotrophes : groupements aquatiques (Nymphaeion, Potamogetonion, végétation flottante à Utricularia) ou amphibies (Bidention, Nanocyperion), magnocariçaies à Carex vulpina (rare et très menacé) ou à Carex vesicaria, roselières, saulaies et aulnaies ponctuelles. Plusieurs espèces végétales rares pour la région se rencontrent ici , en particulier le myriophylle à feuilles alternes et une petite plante carnivore, l'utriculaire vulgaire, tous deux étant inscrits sur la liste rouge des végétaux menacés de Champagne-Ardenne, le nymphéa blanc (grand nénuphar assez rare) et certaines sphaignes (sphaigne fimbriée et sphaigne de Gravet, assez rares en plaine). La végétation de bordure du ruisseau du Petit Etang de Palluau est constituée par la laîche des marais, la laîche des rives, la lysimaque vulgaire, la salicaire, la morelle douce-amère, le lotier pédonculé, le lycope d'Europe. La végétation amphibie et aquatique du cours d'eau comrend le plantain d'eau, l'oenanthe aquatique, la glycérie flottante, l'iris faux-acore, la patience maritime, la renoncule flamette et le scirpe de Sologne (inscrit sur la liste rouge régionale).
La forêt environnante comprend l'aulnaie à sphaignes, la chênaie-charmaie mésotrophe, la chênaie sessiliflore, une forêt humide à tremble. Elle renferme des plantes assez peu courantes dans l'Aube comme le fragon petit-houx, la lysimaque des bois (rare en plaine, récemment découverte dans l'Aube) ou encore le maïanthème à deux feuilles (une des deux seules stations connues dans le département). La ZNIEFF possède probablement la plus belle aulnaie marécageuse du département : au printemps, on remarque, dans la strate herbacée, la floraison abondante des dorines à feuilles alternes et à feuilles opposées, de l'oxalide petite oseille, de l'ail des ours... De nombreuses laîches s'y observent : laîche maigre, laîche pendante, laîche espacée, laiche des bois et localement, laîche allongée. Les fougères sont très présentes, notamment la fougère femelle. La state arbustive est largement dominée par les deux aubépines (épineuse et monogyne). La strate arborescente est constituée par l'aulne glutineux (très abondant), l'orme lisse (inscrit sur la liste rouge régionale) et le frêne (plus rarement). Une forêt mixte d'aulnes, de trembles et de bouleaux fait la transition entre cette aulnaie et la chênaie-charmaie mésotrophe classique qui lui fait suite. Une plantation dépicéas est intégrée à la ZNIEFF. Celle-ci à été totalement détruite par la tempête du 26/12/99, seuls quelques frênes subsistent çà et là. On y observe aujourd'hui une végétation de recolonisation (mégaphorbiaie et végétation de lisières) avec le galéopsis tétrahit, le jonc aggloméré, le séneçon des bois, le millepertuis élégant, l'eupatoire chanvrine, la reine des prés, l'épilobe hirsute, la petite centaurée, etc. On y a aussi observé pour la première fois dans l'Aube, Andryala integrifolia.
Une population de rainette subsiste autour des étangs de Palluau : en déclin en Europe et en France (surtout au nord et à l'est du pays), elle est totalement protégée en France depuis 1993. Elle est également inscrite à l'annexe II de la convention de Berne ainsi qu'à l'annexe IV de la directive Habitats. Elle figure dans le livre rouge de la faune menacée en France (catégorie vulnérable) et sur la liste rouge régionale des amphibiens. Les étangs sont fréquentés par plusieurs espèces d'oiseaux pour leur reproduction ou pendant leur migration (sarcelles et canards divers).
Bien qu'il n'a pas été permis de pénétrer dans la ZNIEFF pour une vérification précise de son état de conservation, elle semble néanmoins en bon état.
La délimitation de la ZNIEFF suit les contours de la zone la plus riche (les deux étangs et la végétation forestière environnante).