Cette ZNIEFF est constituée d’une vallée de montagne (et de ses vallons secondaires) des Pyrénées centrales, orientée nord-est, mais fortement soumise aux influences océaniques (premiers reliefs importants au nord et entrées d’air humide par la vallée de Campan). Les précipitations sont élevées (aux alentours de 1 000-1 500 mm annuels en moyenne), et une partie tombe sous forme de neige. Son contour inclut le fond de vallée habité avec une activité agricole encore présente (prairies de fauche, élevage), le système alluvial de l’Adour de Lesponne et les versants largement boisés de hêtraies et sapinières. L’altitude, comprise entre 700 m au point le plus bas de la vallée et 2 000 m, englobe l’étage collinéen et la totalité de l’étage montagnard. Les influences subalpines commencent à se faire sentir sur les versants exposés au nord en limite supérieure du site, avec la présence notamment de sapinières à Rhododendron. Le socle géologique, assez complexe, est essentiellement constitué de roches siliceuses anciennes (schistes, roches métamorphiques...), mais les roches carbonatées sont présentes sous forme de petits affleurements disséminés, ce qui contribue à la diversité des habitats du site.
Le site offre une bonne diversité d’habitats forestiers collinéens et montagnards des Pyrénées centrales en situation externe. En plus de l’habitat dominant, la hêtraie-sapinière acidiphile (Ilici-Fagenion), on trouve quelques types plus remarquables tels que la sapinière subalpine à Rhododendron (Rhododendro-Abietetum), des petites tillaies-frênaies-ormaies de ravins (Tilio-Acerion), des petites aulnaies-frênaies alluviales en bordure de l’Adour (Alenenion glutinoso-incanae), tous déterminants, et même un peu de sapinière à sphaignes (Piceion excelsae), type d’habitat remarquable et très rare dans les Pyrénées. Quelques secteurs peu accessibles présentent des phases forestières matures avec d’importantes quantités de bois mort, mais la majorité des forêts sont exploitées assez intensivement. Quelques zones tourbeuses assez remarquables se trouvent sur des replats des versants, généralement en contact avec les habitats forestiers. On peut y observer quelques phénomènes d’ombrotrophisation, notamment de belles buttes de Sphagnum capillifolium et Sphagnum magellanicum et des bas-marais acidiphiles atlantiques (à Narthecium ossifragum, Eriophorum angustifolium, Wahlenbergia hederacea...). Quelques petits bas-marais alcalins existent aussi sur des suintements d’eau alcaline. Le fond de la vallée est également riche et diversifié, avec notamment de belles prairies de fauche montagnardes (Polygono bistortae-Trisetion), des petites forêts alluviales, des pelouses sèches acidiphiles d’origine alluviale et les eaux tumultueuses de l’Adour de Lesponne (à végétation essentiellement bryophytique).
Parmi les plantes vasculaires, on peut noter de très belles populations de Cranson des Pyrénées (Cochlearia pyrenaica, protégé régionalement) à différents endroits du site et notamment au Chiroulet ; la présence de la Bruyère arborescente (Erica arborea), ici en isolat très éloigné de son aire méditerranéenne ; le Carex déprimé (Carex depressa), espèce orophyte pyrénéenne rare et protégée régionalement.
Parmi les champignons, il faut citer la présence remarquable de l’Amanite friable (Amanita friabilis), très rare espèce mycorhizique des aulnes (ce champignon a été proposé à l’inscription dans les annexes de la convention de Berne), dans une aulnaie alluviale de l’Adour, en compagnie d’une autre espèce alnicole peu fréquente : Russula pumila. Les sapinières-hêtraies de la vallée accueillent de riches cortèges de champignons ectomycorhiziques bien préservés des pollutions (notons Hydnellum ferrugineum, Cortinarius humicola, Hygrophorus poetarum, Boletus rubrosanguineus...). Les pelouses maigres présentent également des espèces rares ou ayant fortement régressé à l’échelle nationale : Hygrocybe calyptriformis (très rare, proposé à l’inscription dans les annexes de la convention de Berne), Hygrocybe punicea (espèce ayant fortement régressé au niveau national, encore bien présente en montagne pyrénéenne), Entoloma rhombisporum var. floccipes, Entoloma jubatum...).
Pour la faune, en plus des endémiques Desman (Galemys pyrenaicus) et Euprocte des Pyrénées (Calotriton asper) qui peuplent les ruisseaux de la zone, parfois avec une concentration remarquable en ce qui concerne ce dernier, on note un intérêt ornithologique fort avec d’une part des rapaces rupicoles nichant dans les hauteurs du site, notamment le Faucon pèlerin, et d’autre part les galliformes de montagne comme le Grand Tétras. On dénombre sur le site de multiples zones de nichées, ainsi que d’hivernage. Certaines concentrations hivernales demeurent cependant fragiles du fait des dérangements réguliers occasionnés par la proximité d’itinéraires fréquentés (de raquettes notamment).
Parmi les autres espèces d’oiseaux patrimoniales, on peut noter la présence de la Chouette de Tengmalm, du Pic à dos blanc (Dendrocopos leucotos), ainsi que du Tichodrome échelette (Tichodroma muraria), observé sur paroi à l’entrée de la vallée.
Cette ZNIEFF de vallée constitue une des têtes de bassin de l’Adour. Elle présente un rôle hydrologique qualitatif et quantitatif important. Le fonctionnement hydrologique de l’Adour de Lesponne est assez fortement modifié par le fonctionnement du grand lac-réservoir « lac Bleu » et des centrales électriques du Chiroulet et de l’Aya. Néanmoins, une certaine dynamique alluviale est en partie préservée par endroits. Les forêts et fourrés riverains jouent un rôle de protection contre l’érosion. Les grands massifs forestiers de versants constituent un important ensemble naturel refuge et jouent un rôle de protection des sols. Les petits écosystèmes tourbeux fonctionnent en équilibre avec le climat atlantique montagnard frais de la vallée.
Cette ZNIEFF occupe l’ensemble de la vallée de Lesponne. Son contour est restreint à la limite supérieure actuelle des forêts, et correspond assez bien à la limite supérieure de l’étage montagnard. Elle inclut donc le fond de vallée habité, avec une activité agricole encore présente (prairies de fauche, élevage), le système alluvial de l’Adour de Lesponne et les versants largement boisés de hêtraies et sapinières.