La ZNIEFF « Gardon de Sainte-Croix » se situe dans la zone périphérique du Parc National des Cévennes, au sud de la Lozère, à la frontière avec le Gard. Elle suit un linéaire d'environ 24 kilomètres de la rivière du Gardon de Sainte-Croix, de part et d'autre de la ville de Sainte-Croix-Vallée-Française, et englobe quelques ruisseaux affluents. Elle occupe une superficie d'environ 230 hectares et son altitude varie entre 224 et 780 mètres.
La ZNIEFF est délimitée en amont par le ravin de Monteils au pied du Masbonnet, et en aval par la jonction avec le Gardon de Mialet. Le périmètre englobe les cours d'eau et leurs abords immédiats (ripisylves et prairies humides attenantes).