Avant de rejoindre les eaux de la Sumène puis de la Dordogne, le Marilhoux circule dans des gorges encaissées et assez difficles d'accès, où forêts de ravins et pointement rocheux sont très représentés.
L'avifaune est particulièrement remarquable, avec plusieurs espèces rupestres et un total de 4 espèces déterminantes. On note également une espèce végétales protégeé.
Le site présente un très grand intérêt patrimonial.
Intégrer au texte les espèces suivantes :
CBNMC : Modification de l'objet vers l'est au niveau du ruisseau de Varleix pour prendre en compte des stations d'Aconitum napellus et de Lilium martagon ; modification également vers le nord vers Bassignac pour des stations de Gagea lutea, Dryopteris remota et Helleborus viridis.
La délimitation correspond aux versants escarpés de la vallée.