Cette ZNIEFF suit le ruisseau du Grand Mortarieu depuis sa source jusqu’à sa confluence avec le Petit Mortarieu. En amont, le ruisseau a creusé dans les terrasses du Tarn un vallon d’axe sud-est - nord-ouest ; ce vallon est essentiellement boisé, et son exposition au nord-ouest lui fait subir une influence atlantique humide marquée ; le ruisseau et deux rus affluents le parcourent sous un couvert végétal épais, ce qui renforce cette influence ; ce vallon contient aussi un lac de retenue d’environ 10 ha dont la pointe plus ou moins exondée selon le marnage retient une végétation typique ; le vallon possède également deux mares. En aval, le Grand Mortarieu longe la ville de Montauban, et est surtout bordé par des jardins privés. Cette ZNIEFF est proposée pour une population de batraciens particulièrement riche en espèces (sur 7 espèces recensées pour l’instant, 6 sont déterminantes en cortège). Elle l’est aussi pour l’étendue boisée permettant la nidification constatée de l’Autour des palombes qui est peu fréquent dans le Tarn-et-Garonne. Le Grand Mortarieu, long de 18 km, fait le lien entre les coteaux de Monclar-de-Quercy, bien connus pour leur taux de boisement important, et la rivière Aveyron, proche de sa confluence avec le Tarn. Le rôle biologique et fonctionnel des deux parties de la ZNIEFF est nécessaire pour assurer le brassage et le maintien de la population de batraciens ; en aval, la ZNIEFF ne couvre que la partie la plus sensible du ruisseau, sa traversée héroïque de l’agglomération. Des efforts de sensibilisation ont été entrepris auprès des riverains ainsi que des actions de restauration, de dépollution et de suivi de l’état de santé du ruisseau à divers degrés tant par la mairie de Montauban que par le conseil général. Une grande mare (clôturée) créée à proximité du ruisseau en zone urbaine est à mettre à l’actif de la mairie. Pour finir, le lac peut également être pressenti comme un lieu d’hivernage, de halte migratoire et de nidification pour l’avifaune (3 grèbes castagneux en période de nidification y ont été notés).
On peut distinguer deux parties par rapport aux contours. La première concerne le vallon du ruisseau le Grand Mortarieu depuis sa source jusqu’à la confluence de deux autres ; cette partie-là est majoritairement boisée et contient un lac d’environ 10 ha. La deuxième suit le Grand Mortarieu qui limite au nord l’agglomération proprement dite de Montauban. Le but est de maintenir une population de batraciens déterminants et son brassage.