Naturnahe Hartholzauenwälder (Querco-Ulmetum minoris), die als geophytenreiche Eichen-Ulmen-Eschen-Mischwälder auftreten, sind nur noch in kleinflächigen Resten vorhanden. Auch die Silberweiden-Schwarzpappel- Weichholzaue (Salicetum albae) nimmt nur noch an der Weißen Elster größere Flächen ein.
Weiterhin kommen vor:

    feuchte Hochstaudenfluren,
    Brenndolden-Auenwiesen und
    magere Flachlandmähwiesen.

Große Schilfröhrichtflächen befinden sich zwischen der Ortslage Döllnitz und der Weißen Elster, wo u. a. die Sumpf-Wolfsmilch (Euphorbia palustris) siedelt. An dieser Stelle befindet sich ein für herzynische Auen typisches, aber selten gewordenes Großseggenried mit unterschiedlichen Zonierungen.
Auf extensiv bewirtschafteten Mähwiesen kommen u.a. vor:

    Großer Wiesenknopf (Sanguisorba officinalis),
    Färber-Scharte (Serratula tinctoria),
    Kantiger Lauch (Allium angulosum) und
    Sibirische Schwertlilie (Iris sibirica).

Inzwischen nach jahrzehntelanger Verödung wieder relativ artenreich ist die Gewässervegetation, sowohl der Fließgewässer als auch der Altarme und weiterer -teils auch temporärer- Stillgewässer. Zu erwähnen sind Spiegelndes und xxxx Laichkraut neben weiter verbreiteten Arten. Entlang der Gewässer sowie in temporär überstauten Senken sind Flutrasen, Hochstaudenfluren und Annuellenfluren schlammiger Standorte charakteristisch für das Gebiet. Eine Besonderheit ist der Schlamm-Ehrenpreis (Veronica anagalloides). Auch einige teils extensiv bewirtschaftete Auenäcker sowie Offen- und Gehölzvegetation entlang der Bahndämme und Deiche im Gebiet ergänzen die Vegetationsaustattung.

Die Saale-Elster-Aue bei Halle ist für eine Vielzahl bedrohter Tierarten von überregionaler Bedeutung. Beispielsweise gehört das NSG zum Verbreitungsgebiet des Rotmilans (Milvus milvus) in Mitteleuropa.
Eine überdurchschnittliche Brutdichte erreicht auch der Schwarzmilan (Milvus migrans).
Im Collenbeyer Holz befindet sich die größte Kolonie mit Graureihern (Ardea cinerea) in Sachsen- Anhalt.

Im NSG kommen sehr viele Brutvögel vor.
In den Auwäldern:

• Mittelspecht (Dendrocopos medius),
• Schwarzspecht (Dryocopus martius) und
• Nachtigall (Luscinia megarhynchos).

Im Offenland:

• Braunkehlchen (Saxicola rubetra),
• Kiebitz (Vanellus vanellus),
• Bekassine (Gallinago gallinago),
• Wachtelkönig (Crex crex) und
• Schafstelze (Motacilla flava).
• Weißstörche (Ciconia ciconia) suchen ihre Nahrung in diesem Bereich.

In Feuchtgebieten:

• Große Rohrdommel (Botaurus stellaris),
• Rohrammer (Emberiza schoeniclus),
• Rohrweihe (Circus aeruginosus),
• Rohrsänger und
• verschiedene Rallenarten.

An den Fließgewässern tritt der Eisvogel (Alcedo atthis) regelmäßig als Brutgast auf.

Für eine große Anzahl gefährdeter Vogelarten ist das Gebiet Rast- und Schlafplatz. Dazu gehören:

• Schwarzstorch (Ciconia nigra),
• Möwen,
• Enten,
• Taucher und
• Limikolen.

Die Säugetiere des Gebietes sind:

• Zwergmaus (Micromys minutus),
• Feldhase (Lepus europaeus),
• Marderartige,
• verschiedene Fledermausarten und
• Insektenfresser, die Feuchtgrünland bevorzugen.

Die schützenswerte Herpetofauna ist u.a. vertreten durch:

• Kammolch (Triturus cristatus),
• Knoblauchkröte (Rana arvalis) und
• Ringelnatter (Natrix natrix).

Die bestandsbedrohten Fischarten sind:

• Döbel (Leuciscus cephalus),
• Schmerle (Neomacheilus barbatulus),
• Kaulbarsch (Gymnocephalus cernuus) und
• Moderlieschen (Leucaspius delineatus).

Eine Besonderheit sind die Vorkommen zweier gefährdeter Blattfußkrebse.

Von der mannigfaltigen Insektenfauna sind als besonders hervorhebenswert Käfer, Libellen und Schmetterlinge zu nennen.