L’Aussonnelle prend sa source à Empeaux, et se jette dans la Garonne en aval de Seilh. La ZNIEFF occupe donc l’ensemble du cours d’eau, y compris les tronçons en contexte assez urbain, ce qui représente un linéaire de plus de 30 km. La partie amont est fortement endiguée et bordée de cultures intensives. Ce cours d’eau, toutefois encore assez préservé des pollutions et aménagements hydrauliques, présente une flore et une faune assez originales pour la plaine de Haute-Garonne. Deux espèces végétales liées aux zones humides témoignent de la richesse de cette rivière : le Nénuphar jaune (Nuphar lutea), espèce non déterminante mais protégée en Haute-Garonne, dont l’essentiel des populations « naturelles » se situe dans cette ZNIEFF, et qui a déjà fortement régressé suite aux divers aménagements ; et la Fritillaire pintade (Fritillaria meleagris), espèce rare et protégée dans le département, que l’on observe dans les quelques rares prairies mésohygrophiles persistantes et surtout dans les sous-bois humides rivulaires. La qualité écologique de ce cours d’eau est confirmée par la présence simultanée de différentes espèces de poissons : le Goujon (Gobio sp.), espèce bio-indicatrice puisqu’elle est réputée très sensible à la pollution de l’eau, et d’autres espèces peu fréquentes comme la Loche franche (Barbatula sp.), le Vairon (Phoxinus phoxinus) ou encore la Bouvière (Rhodeus sericeus), qui vivent dans ces eaux où persistent donc encore les habitats aquatiques favorables à leur reproduction.
La ZNIEFF correspond à la rivière Aussonnelle depuis sa source jusqu’à sa confluence avec la Garonne. De façon générale la ZNIEFF comprend quelques mètres de part et d’autre du lit mineur et intègre localement les parties du lit majeur hébergeant des espèces déterminantes (notamment la Fritillaire pintade). La partie amont, bien que présentant peu d’intérêt propre (fortement endiguée et bordée de cultures intensives), est intégrée sur des critères fonctionnels de continuité écologique.