Dolina Bugu charakteryzuje się wysokim stopniem naturalności. Nieuregulowane koryto rzeki oraz różnorodność siedlisk i ekosystemów to czynniki, które sprawiają, że dolina jest ostoją dla wielu rzadkich i zagrożonych gatunków roślin i zwierząt.

Istotnym elementem krajobrazu, o dużych walorach estetycznych i przyrodniczych, są również starorzecza powstające w wyniku meandrowania koryta rzeki. Stanowią one wraz z otaczającymi łąkami i murawami miejsca rozrodu i żerowania zagrożonych gatunków zwierząt, w tym wymienionych w Dyrektywach: Ptasiej i Siedliskowej. Występują tu m.in.: kumak nizinny, derkacz, rybitwa czarna, bąk, błotniak stawowy, błotniak łąkowy, orlik krzykliwy, bocian biały i bocian czarny. Z innych gatunków warto wymienić: krwawodzioba, rycyka, kszyka, sieweczkę obrożną, dudka, srokosza, gąsiorka oraz pokląskwę. Równie bogata jest szata roślinna.

W 1994 r. w celu ochrony walorów przyrodniczych i krajobrazowych doliny Bugu powołano Park Krajobrazowy “Podlaski Przełom Bugu”. Znaczą część parku krajobrazowego objęto programem Natura 2000. Utworzono dwa obszary, wchodzące w skład Europejskiej Sieci Ekologicznej Natura 2000: – Obszar Specjalnej Ochrony Ptaków o nazwie “Dolina Dolnego Bugu” (PLB140002), wyznaczony dla ochrony gatunków ptaków z Załącznika I Dyrektywy Ptasiej oraz Specjalny Obszar Ochrony Siedlisk o nazwie “Ostoja Nadbużańska” (PLH140005), wyznaczony na podstawie Dyrektywy Siedliskowej dla siedlisk przyrodniczych wymienionych w jej załączniku I oraz siedlisk gatunków zwierząt i roślin wymienionych w załączniku II. Jako Europejski Korytarz Ekologiczny dolina Bugu została zaliczona do ostoi o znaczeniu międzynarodowym w projekcie sieci obszarów ECONET Polska.

Ekstensywne metody gospodarowania (wypas bydła, owiec i koni) na terenach zalewowych rzeki spowodowały wykształcenie się specyficznych środowisk o unikatowych w skali kraju i kontynentu walorach przyrodniczych oraz krajobrazowych. Cechą charakterystyczną krajobrazu Podlaskiego Przełomu Bugu jest występowanie dużych powierzchni tradycyjnie użytkowanych pastwisk, należących do wspólnot wypasowych. Na pastwiskach tych wykształciły się rozległe płaty muraw napiaskowych, wymienionych w załączniku I Dyrektywy Siedliskowej UE.

Do niedawna tereny nadrzeczne, na których występują wymienione gatunki, były ekstensywnie użytkowane. Taki model gospodarki sprzyjał utrzymaniu bioróżnorodności. Niestety pogarszająca się w ostatnich latach sytuacja ekonomiczna w rolnictwie, a w szczególności mała opłacalność sprzedaży mleka, powoduje zmniejszanie liczby hodowanych zwierząt, a w konsekwencji zaniechanie pierwotnych metod gospodarowania - wypasu i użytkowania kośnego. Najcenniejsze tereny narażone są na sukcesję wtórną, w wyniku której na tereny te wkracza roślinność drzewiasta. Murawy i zmienno-wilgotne łąki ulegają zarastaniu głównie przez sosnę zwyczajną i olszę czarną. Proces ten powoduje zanikanie gatunków preferujących tereny otwarte, co w znaczący sposób zubaża różnorodność biologiczną.