La vallée du cours de la Marne entre Isle-sur-Marne et Frignicourt constitue une ZNIEFF de type II de plus de 1627 hectares possédant des milieux alluviaux encore riches en faune et en flore. Elle fait partie du réseau international des zones humides de la convention de Ramsar (Etangs de la Champagne humide) depuis 1991. Son extrémité sud fait partie de la ZICO CA 05 (Lac du Der-Chantecoq et étangs latéraux). Ce site présente une mosaïque de groupements végétaux très intéressants, dont certains font partie de l'annexe I de la directive Habitats : ripisylve, boisements marécageux ou inondables (qui ont très fortement régressé au profit des peupleraies monospécifiques), mégaphorbiaies, magnocariçaies et roselières, groupements aquatiques de la rivière. Les peupleraies à hautes herbes (65% de la superficie totale), et dans une moindre mesure les cultures, sont très représentées sur le territoire de la ZNIEFF. Les prairies pâturées ou fauchées sont assez rares.
La chênaie-frênaie-ormaie plus ou moins inondable est dominée par le frêne et le chêne pédonculé, accompagnés par l'orme lisse (inscrit sur la liste rouge des végétaux de Champagne-Ardenne), l'orme champêtre, l'érable sycomore, le peuplier blanc et plus rarement l'érable plane, le charme et le merisier. Le taillis est constitué par le frêne, l'orme champêtre, le noisetier et en sous-strate le saule cendré, le groseillier rouge, la ronce bleue, le cornouiller sanguin, l'aubépine monogyne et le prunellier épineux. La strate herbacée est composée par le lierre, la circée de Paris, l'ornithogale des Pyrénées, laîche des bois, gouet tacheté, violette des bois, laîche pendante, laîche espacée, primevère élevée, brachypode des bois, chiendent, lierre terrestre, fétuque géante, oseille sanguine, etc.
La ripisylve, discontinue, est constituée de frêne, d'aulne glutineux, d'orme lisse, d'orme champêtre et de divers saules (saule blanc, saule pourpre, saule des vanniers, saule à trois étamines, saule cendré, érable Negundo...).
Les peupleraies (qui peuvent être imbriquées dans la forêt alluviale) couvrent 65% de la superficie totale du site. Elles ont été intégrées ici à la ZNIEFF car elles présentent un certain intérêt : l'évolution dynamique a permis par exemple à certaines espèces de la chênaie-frênaie-ormaie de s'installer au sein de vieilles plantations et il subsiste dans les jeunes peupleraies plus ou moins claires de nombreuses espèces des groupements marécageux à hautes herbes.
Différents secteurs marécageux subsistent dans la ZNIEFF, le plus souvent le long de la rivière et des noues, dans de petites dépressions, ou encore sous les peupleraies (qui les remplacent de plus en plus). On y rencontre des roselières (à phragmite, à glycérie aquatique, à massette à larges feuilles, à baldingère, à rubanier rameux), des magnocariçaies (à laîche aiguë, laîche faux-souchet, laîche des rives) et des groupements à hautes herbes (à reine des prés, lysimaque vulgaire, grand pigamon, gaillet des marais, grande consoude, épiaire des marais, iris faux-acore, séneçon des marais, salicaire, épilobe hirsute, fétuque géante...). On y observe le pâturin des marais, protégé au niveau régional et inscrit sur la liste rouge des végétaux de Champagne-Ardenne.
Les prairies sont constituées par de nombreuses graminées (avoine élevée, orge faux-seigle, brome en grappes, vulpin des prés, fétuque roseau, fétuque des prés, ivraie vivace, agrostide stolonifère, pâturin commun, dactyle aggloméré), le trèfle fraise, la renoncule âcre, la renoncule rampante, la laîche hérissée, la canche cespiteuse, l'œnanthe fistuleuse, la potentille rampante, l'achillée sternutatoire, etc. La plupart a été abandonnée et plantée en peupliers.
La végétation aquatique de la rivière est typique avec le nénuphar jaune, le cératophylle épineux, le butome en ombelle, le potamot à feuilles pectinées, le potamot à feuilles crépues, la glycérie flottante, l'élodée du Canada, la renoncule flottante et une espèce rare inscrite sur la liste rouge régionale, la renoncule aquatique. Sur les rives de la Marne, au niveau de petits bancs de graviers ou le long des fossés se remarquent une végétation amphibie à myosotis des marais, menthe aquatique, rorippe amphibie, lycope d'Europe, plantain d'eau, rubanier simple, rubanier rameux, prêle des eaux.
Malgré une certaine dégradation des milieux naturels, le site possède néanmoins des potentialités faunistiques très importantes. 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 : la diversité y est grande (87 espèces repérées) et parmi les nicheurs, on peut citer notamment le faucon hobereau (inscrit sur la liste rouge régionale des oiseaux menacés), la grive litorne, le martin pêcheur.
Mais c'est surtout au moment des migrations que la ZNIEFF est remarquable : il faut signaler la présence désormais régulière des deux espèces de cigognes en stationnement. Une petite partie des grues cendrées stationnées sur le lac du Der vient s'y alimenter, surtout à partir de février. L'existence de micro dortoirs nocturnes temporaires n'y est d'ailleurs pas à exclure.
D'autres migrateurs y font une halte lors de leur déplacement : on peut ainsi observer le balbuzard pêcheur, le vanneau huppé, la sterne pierregarin, la mouette rieuse, le grand cormoran, le cygne tuberculé, le tarin des aulnes...
De nombreux rapaces nichent sur le site ou survolent la zone à la recherche de leur nourriture (bondrée apivore, autour des palombes, buse, épervier d'Europe pour les premiers, milan noir, milan royal et faucon crécerelle pour les seconds). Les pics sont diversifiés (pic vert, pic mar, pic noir, pic épeiche, pic épeichette). La ZNIEFF accueille aussi des pigeons, des tourterelles et de nombreux passereaux (grives, fauvettes, pinsons, pouillots divers...).
La diversité des mammifères est également très importante. Le site est fréquenté par les grands mammifères (chevreuil, sanglier), certains carnivores (martre, fouine, hermine, belette, chat sauvage, renard), ainsi que par le lièvre, le lapin de garenne et de nombreux petits insectivores (musaraignes, crossopes, crocidures diverses) et rongeurs (écureuils, loirs, lérots, campagnols, rats et mulots). Deux espèces font partie de la liste rouge régionale : la musaraigne aquatique (également protégée au niveau national) et le putois d'Europe. On peut signaler également la présence de la loutre en 1980.
Quant aux amphibiens et reptiles, il faut citer ici la présence du triton crêté, protégé en France depuis 1993, inscrit aux annexes II et IV de la directive Habitats, à l'annexe II de la convention de Berne, dans le livre rouge de la faune menacée en France (catégorie vulnérable) et sur la liste rouge régionale. Ont été également contactés le triton ponctué, le triton alpestre, le crapaud et les grenouilles rousse, verte et agile, le lézard des murailles, le lézard vivipare, la couleuvre à collier et l'orvet.
Cette grande ZNIEFF est très fortement menacée par les plantations de peupliers, véritable calamité écologique dans la zone. De plus le calibrage de la Marne et la création d'enrochements un peu partout sur ses berges ont tendance à se généraliser. A ce propos, on peut signaler l'étude de l'Agence de l'Eau Seine-Normandie sur un projet de fuseau de mobilité de la Marne entre le pont d'Ambrières à Vitry-le-François qui pourrait déboucher sur des mesures de gestion plus douces des berges (la mise en application du schéma directeur de protection des eaux devrait permettre au cours d'eau d'évoluer plus librement dans la vallée durant le demi-siècle à venir).
La limite correspond au lit majeur de la Marne (le plus riche du point de vue faunistique et floristique) à l'exception des zones urbanisées, depuis l'Isle-sur-Marne jusqu'à Frignicourt. Elle entre en contact avec la ZNIEFF de type II n° 210008896, comparable en tous points.