Większą część obszaru działania Nadleśnictwa zajmują pola uprawne, łąki, pastwiska oraz tereny zurbanizowane.  Lasy pokrywają  23,8% powierzchni terenu. Ich występowanie jest w znacznej mierze ograniczone do obszarów o bardzo zróżnicowanej rzeźbie, pociętych wąwozami i dolinami, gdzie stoki osiągają największe stopnie nachylenia. Najczęściej są to miejsca trudne do uprawy lub wręcz nieprzydatne rolniczo. Kompleksy leśne często mają charakter śródpolnych wysp i spełniają niezmiernie ważną funkcję biologiczną dla dzikich roślin i zwierząt. W części południowej obszaru działania Nadleśnictwa lasy państwowe  wraz z lasami prywatnymi tworzą zwarte duże kompleksy.
W Nadleśnictwie dominują utwory czwartorzędowe zajmując 65,5% powierzchni. Utwory trzeciorzędowe zajmują 14,1%, a utwory kredowe 20,4% powierzchni leśnej Nadleśnictwa.
Ze zróżnicowania krajobrazowego i geologicznego wynika różnorodność gleb: od brunatnoziemnych i bielicoziemnych przez czarne ziemie, po gleby bagienne i mady rzeczne. Zdecydowanie największy udział mają  gleby brunatne.
W ujęciu fitosocjologicznym najwięcej jest: grądów, oraz kwaśnych i żyznych buczyn. Występują tutaj biocenozy na suchych nasłonecznionych zboczach z dominacją roślin ciepłolubnych oraz biocenozy podmokłych łęgów obejmujących dna dolin rzecznych i potoków, charakteryzujące się dużym bogactwem gatunków.
Występują siedliska od ubogich (Bśw) do bardzo żyznych (Lwyż, LG). Największy udział zajmuje Lwyżśw -70% całej powierzchni leśnej.

 Na terenie Nadleśnictwa Brzesko stwierdzono występowanie 168 gatunków zwierząt kręgowych z czego 152 to gatunki chronione (12 płazów, 5 gadów, 110 ptaków i 25 ssaków) oraz 2 gatunki chronionych bezkręgowców. Specyfiką Nadleśnictwa jest występowanie ciekawej fauny związanej zarówno z obszarami nizinnymi, wyżynnymi i górskimi.
Spośród nasiennych roślin chronionych 15 podlega ochronie ścisłej, a 40 ochronie częściowej. Do gatunków specjalnej troski należy zaliczyć: storczyka bladego, buławniki, lilię złotogłów, języcznika oraz inne rzadkie gatunki storczyków.

Nadleśnictwo Brzesko prowadząc w minionych dziesięcioleciach wielofunkcyjną, trwale zrównoważoną gospodarkę leśną opartą na podstawach ekologicznych przyczyniło się do zachowania wielu cennych ekosystemów leśnych, z których część została objęta ochroną
w formie rezerwatów  przyrody,  obszarów Natura 2000 i użytków ekologicznych.
Walory przyrodnicze na terenie Nadleśnictwa Brzesko są chronione przez: 2 parki krajobrazowe,  4 obszary chronionego krajobrazu, 4  rezerwaty przyrody, 9 pomników przyrody, 2 użytki ekologiczne, 4 obszary „Natura 2000".