ООПТ выделена в целях сохранения типичных лесостепных и аграрных ландшафтов, а также охраны охотничьих ресурсов долины реки Воргол. Здесь сохраняется богатый комплекс растений и животных, характерных для нагорных широколиственных лесов, луговых и петрофитных степей, известняковых обнажений, речных долин. Территория является местом обитания видов, занесенных в Красную книгу Липецкой области, имеет важное природоохранное и научное значение.

Относительно большая площадь ООПТ делает ее роль в обогащении флоры и фауны существенной. Она вносит значительный вклад в возобновление лесов, играет важную роль в поддержании экологического баланса окружающих агроценозов и является резерватом редких видов растений и животных.

Ландшафтно-биологический памятник природы «Долина реки Воргол» расположен в пределах Восточно-Европейской (Русской) равнины, на Среднерусской возвышенности, в лесостепной природной зоне (подзоне центральной лесостепи), на высоте 150-260 м над уровнем моря, в пределах агроландшафта, для которого характерна высокая (до 70-80%) степень распашки, низкая (5-8%) лесистость, сильное развитие овражно-балочной системы.

Памятник природы «Долина реки Воргол» включает два участка, которые находятся:
участок 1 - близ сел Дмитриевка, Жилое и Петрищево (Становлянский округ), у автомобильной дороги Становое - Сергеевка;
участок 2 - близ села Предтечево (Измалковский округ), у автомобильной дороги Измалково - Предтечево, в 10 км от железной дороги (ст. Измалково).

К настоящему времени все природные комплексы охраняемой территории являются антропогенно измененными. По ее периферии расположено множество населенных пунктов сельского типа, что определяет усиленное антропогенное воздействие на природные комплексы и объекты. В целом степень современного антропогенного воздействия на большей части памятника природы умеренная и лишь местами, преимущественно близ сел и транспортных коммуникаций, сильная. В рекреационных целях ООПТ используется локально и ограниченно, в основном только в зонах, примыкающих к реке Воргол.

Рельеф

На ООПТ представлен природный комплекс лесо-полево-степных овражных склонов с глубоковрезанными в суглинки и известняки лощинно-балочными системами.

Ландшафтную основу всего памятника природы образует долина реки Воргол, в ее верхнем, относительно прямом, и среднем, сравнительно извилистом течении, представляющий собой ориентированный в основном в восточном направлении участок реки протяженностью около 26 км, от села Измалково (Измалковский округ) до деревни Сергеевка (Становлянский округ), окруженный сетью балок и оврагов.

Ландшафтную основу участка 1 составляет балка Колодезь, берущая начало на водоразделе у с. Жилое и впадающая в реку Воргол. В эту балку в верховьях впадает несколько второстепенных балок, поэтому в пределах этого участка ООПТ балочная сеть разветвленная, глубоко врезанная сначала в четвертичные отложения, а в среднем и нижнем течении - в девонские известняки. Рельеф пересеченный, с перепадами высот, достигающие 75 метров. Максимально возвышенные участки имеют высоту 240 м над уровнем моря, минимальные - около 165 м над уровнем моря. На левобережье близ лесного урочища «Кругленький-2» склон балки нарушен действующим карьером, где эпизодически ведется кустарная добыча песка и песчаника (размеры карьера 100x20 м, глубина вреза - до 7 м). К достопримечательным геологическим и геоморфологическим объектам охраняемой территории относятся выходы в урочище «Кругленький-2», находящееся на левобережном склоне балки Колодезь, кварцитовидных песчаников в виде крупных камней.

Ландшафтную основу участка 2 составляет участок долины реки Воргол в ее среднем течении. Здесь рельеф пересеченный, с перепадами высот, достигающих 40 метров. Максимально возвышенные участки имеют высоту 200 м над уровнем моря, минимальные - около 160 м над уровнем моря. Основной тип рельефа - склоновый. Долина довольно глубоко врезана по отношению к прилегающим водоразделам, коренные склоны долины имеют высоту до 25 м. В местах крутых изгибов река подмывает склоны и обнажает на дневную поверхность девонские известняки в виде осыпей. Склоны, сложенные глинами и суглинками, подвержены активной линейной эрозии, вследствие чего во многих местах они прорезаны свежими или уже заросшими короткими оврагами-промоинами. Пойма реки шириной до 200 м хорошо выражена, но имеет ассиметричный характер. Само русло врезано в рыхлые пойменные отложения на глубину 1-2 м, берега часто имеют крутые каменистые или глинистые стенки. Присклоновые участки имеют различную крутизну и покрыты преимущественно луговой растительностью. Достопримечательные геологические и геоморфологические объекты в долине реки Воргол на участке 2 отсутствуют.

Почвы

Почвенный покров ландшафтно-биологического памятника природы «Долина реки Воргол» включает в основном серые лесные и аллювиальные луговые почвы, подверженные сильной эрозии.

Почвенный покров на участке 1 представлен преимущественно серыми лесными почвами и черноземами выщелоченными, а также сочетаниями почв склонов и днищ балок. Повсеместно распространены смытые почвы. Возвышенные участки - присклоновые пологие плато в северной части охраняемой территории - покрыты выщелоченными среднегумусными черноземами, формировавшимися ранее под пологом широколиственных лесов. В прибалочных зонах преобладают серые лесные почвы. В овражно-балочной системе почвенный покров мозаичен и представлен по пойме фрагментами пойменных луговых почв, на склонах - сильно смытыми серыми лесными почвами и выщелоченными черноземами, на прилегающих плато - серыми лесными почвами и выщелоченными черноземами. По днищам балок представлены фрагментно наносные дерново-намытые почвы. На склонах степных балок, ранее активно использовавшихся под выпас, развиты эрозионные процессы и почвы относятся к категории эродированных. На наиболее крутых склонах почвенный слой сильно смыт и местами содержит большое количество галечникового материала.

В долине реки Воргол (участок 2) почвенный покров представлен по пойме реки пойменными луговыми почвами, на склонах - смытыми в разной степени серыми лесными почвами и выщелоченными черноземами.По днищу долины, по руслу реки, представлены фрагментно наносные дерново-намытые почвы. Пойменные луговые почвы включают слаборазвитые почвы на песчано-галечниковых отложениях в прирусловой зоне реки и слоистые почвы в центральной части поймы. На склонах почвенный покров мозаичен и представлен серыми лесостепными почвами и выщелоченными черноземами, подверженных разной степени эрозии (от несмытых до подстилающих пород).  На крутых склонах почвенный слой, представленный преимущественно серыми лесостепными почвами, сформировавшимися под дубравами, маломощен и местами с большим участием известняковой гальки. В верхней части склонов на флювиогляциальном опесчаненном суглинке, подстилаемом песком, формируются переходные формы к светло-серым лесостепным почвам и оподзоленным черноземам.

Гидрология

Река Воргол является левым притоком реки Быстрая Сосна, ее длина составляет 64 км, площадь водосборного бассейна – 706 кв. м. Течение быстрое. Ширина водоохранной зоны реки - 200 м.

Как большинство рек области, Воргол относится к группе рек с преимущественно снеговым питанием и преимущественно весенним стоком. В геоморфологическом отношении относится к западной зоне Среднерусской возвышенности, которая характеризуется высокой степенью дренированностью за счет глубоко нарезанных речных долин, оврагов и балок.

Иные водные ресурсы в границах памятника природы представлены несколькими ручьями, местами пересыхающими.

Флора и фауна

По ботанико-географическому районированию ООПТ относится к району Сосненско-Донской северной лесостепи с луговыми степями и широколиственными лесами и сельскохозяйственные земли на месте степей.

Здесь сохраняется богатый комплекс растений и животных, характерных для широколиственных лесов, петрофитных степей, суходольных лугов, пойм малых рек Среднерусской возвышенности, включая значительное число редких видов.

Редкие виды

В границах памятника природы выявлены места произрастания следующих редких видов растений: горицвет весенний Adonis vernalis, ковыль перистый Stipa pennata, лапчатка белая Potentilla alba, ветреница лесная Anemone sylvestris, лен многолетний Linum perenne, касатик безлистный Iris aphylla, гладыш широколистный Laserpitium latifolium, лен желтый Linum flavum, лен многолетний Linum perenne.

Встречаются горлица Streptopelia turtur, обыкновенный сверчок Locustella naevia.

Ландшафтно-биологический памятник природы «Долина реки Воргол» входит в состав заказника «Становлянский».

На территории области имеются еще несколько охраняемых участков реки Воргол - два участка заповедника «Галичья гора» - Воргольские скалы и Воронов Камень, а также памятник природы «Нижневоргольский».