Le causse Noir est situé entre les gorges de la Dourbie et celles de la Jonte. Cette ZNIEFF de plus de 7 000 ha est essentiellement composée de pelouses sèches avec des degrés variables d’enfrichement (landes). Une partie des milieux ouverts correspond à des cultures. Les milieux forestiers (Pin sylvestre [Pinus sylvestris] sur le causse et Hêtre [Fagus sylvatica] sur les corniches) occupent également une place importante sur le site. Enfin, plus localement, de petits points d’eau (lavognes, mares...) et des affleurements rocheux sont présents. Une partie de cette ZNIEFF fait partie intégrante du Parc national des Cévennes. Enfin, tout le périmètre de cette ZNIEFF est classé en zone Natura 2000 au titre de la directive européenne « Habitats » (ZSC « Causse Noir et ses corniches »).
L’intérêt du site réside dans la grande étendue caussenarde (pelouses sèches plus ou moins enfrichées) qui permet la présence d’espèces caractéristiques de ce type de milieu. Les cultures sont également intéressantes, car de nombreuses espèces messicoles y trouvent des habitats favorables. Deux habitats forestiers sont déterminants : les hêtraies sur calcaire et les forêts de Pin sylvestre du Massif central. Enfin, plus localement, les petits points d’eau et les affleurements rocheux sont l’habitat d’espèces déterminantes.
De très nombreuses espèces d’oiseaux typiques des agrosystèmes caussenards se reproduisent sur le causse Noir dont, pour les moins communes en Aveyron, le Pipit rousseline, l’Œdicnème criard, le Torcol fourmilier, la Pie-grièche méridionale, le Traquet motteux, le Petit-Duc scops, le Bruant ortolan... Des espèces plus rares ont également été observées de façon plus irrégulière comme la Pie-grièche à tête rousse, la Chevêche d’Athéna et le Moineau soulcie. Par ailleurs, 3 espèces de fauvettes méditerranéennes, assez localisées dans le département de l’Aveyron, trouvent des milieux adéquats pour se reproduire sur le site : la Fauvette orphée, la Fauvette passerinette et la Fauvette pitchou. On peut noter aussi, de manière plus anecdotique, la reproduction d’un couple d’Élanion blanc en 1998 qui a réussi à mener quatre jeunes à l’envol. Cette espèce a connu une progression de ses effectifs depuis les années 1970 en Espagne, et un noyau de quelques couples s’est installé dans le Sud-Ouest de la France dans les années 1980. Cette population est composée d’une quinzaine de couples en 2008, principalement situés en Aquitaine, ce qui montre bien le côté exceptionnel de la reproduction sur le causse Noir en 1998. L’intérêt floristique des falaises dolomitiques et des pelouses sèches est très important puisque de nombreuses espèces protégées y ont été recensées dont plusieurs endémiques des causses. Ainsi, 2 espèces protégées au niveau national sont notées : l’Adonis printanier (Adonis vernalis) et le Genêt très épineux (Echinospartum horridum). En protection régionale, on retrouve 5 espèces : l’Armérie faux jonc (Armeria girardii), la Gentiane de Coste (Gentiana clusii subsp. costei), l’Ophrys d’Aymonin (Ophrys aymonii), la Potentille des Cévennes (Potentilla caulescens subsp. cebennensis) et la Saxifrage des Cévennes (Saxifraga cebennensis). En outre, plusieurs espèces messicoles jugées rares à très rares en Aveyron ont été observées : l’Adonis annuelle (Adonis annua), l’Aspérule des champs (Asperula arvensis), la Roquette d’Orient (Conringia orientalis), le Caucalis à larges feuilles (Turgenia latifolia) et la Valérianelle à piquants (Valerianella echinata). Situées en limite du site, les corniches du causse Noir et les hêtraies des versants abritent des espèces rares à très rares en Aveyron : l’Épipogon sans feuilles (Epipogium aphyllum), protégée en France, l’Arabette des Cévennes (Arabis cebennensis), protégée en Midi-Pyrénées, ou encore la Violette étonnante (Viola mirabilis). Deux mares présentes sur les communes de Saint-André-de-Vézines et La Roque-Sainte-Marguerite sont l’habitat de plusieurs amphibiens qui s’y reproduisent : l’Alyte accoucheur, le Crapaud calamite et le Pélodyte ponctué. Sur les terrains secs et chauds, on trouve la Coronelle girondine. 3 espèces de champignons remarquables ont été recensées sur le site, que ce soit en milieux forestiers ou dans les landes : Entoloma bloxamii, l’Oreille-de-chardon (Pleurotus eryngii) et Telephora caryophyllea. Enfin, 2 espèces de papillons diurnes déterminants sont présentes sur le site : le Sablé de la luzerne (Agrodiaetus dolus subsp. vittatus), localisé en Provence et dans les causses du Languedoc ; l’Hermite (Chazara briseis), assez répandu et assez abondant en région méditerranéenne, très localisé ailleurs – en forte régression, l’Hermite a disparu de l’Ouest et de presque toute la moitié nord de la France, et se trouve localement menacé dans le Midi (déprise pastorale, urbanisation).
Ce site constitue une zone d’alimentation très régulièrement utilisée par des rapaces rupestres ou forestiers se reproduisant dans les gorges de la Jonte, du Tarn ou de la Dourbie : l’Aigle royal, le Circaète Jean-le-Blanc, le Faucon pèlerin, le Milan royal, le Vautour fauve, le Vautour moine ou encore le Vautour percnoptère.
Le zonage prend en compte l’ensemble des milieux ouverts du causse Noir, qui abritent une faune et une flore rares, c’est-à-dire toute la partie orientale du causse. Le plateau est généralement pris en compte jusqu’aux corniches. Les limites du site sont donc fixées par la présence des espèces déterminantes et par les formations végétales, tout cela étant en lien étroit avec le relief du site.