ООПТ выделена в целях сохранения ценного в ландшафтном и биологическом отношении лесостепного балочного комплекса, в границах которого сохраняются участки степной растительности – места обитания редких видов: ковыля перистого Stipa pennаtа, касатика безлистного Iris aphylla, горицвета весеннего Adonis vernalis и др. Охраняемая территория играет важную роль в поддержании экологического баланса окружающих агроценозов, в том числе в качестве биотического резервата.

Ландшафтно-биологический памятник природы «Гремячья балка» находится вблизи села Красотыновка и деревни Красное Долгоруковского района, у автомобильной дороги Долгоруково - Веселая, в 15 км от железной дороги  (ст. Долгоруково). Из-за сложной конфигурации границ Долгоруковского и Тербунского районов охраняемая территория начинается на юго-западе Долгоруковского района, южнее д. Заречная, далее большая ее часть проходит по выступающей уступом северной оконечности Тербунского района, а затем снова переходит на территорию Долгоруковского района.

Рельеф

Памятник природы расположена в пределах Восточно-Европейской Русской) равнины, на Среднерусской возвышенности, в лесостепной природной зоне (подзоне центральной лесостепи), на высоте 180-210 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.

Ландшафтную основу составляет балка Гремячья (другое название - Коротыш), берущая начало на водоразделе и впадающая в реку Олым. Тип рельефа - преимущественно склоновый.

Верховья балки представляют собой обширную лощину, неглубоко врезанную по отношению к прилегающим плакорам. В средней части ООПТ формируется балка, которая ниже уже довольно глубоко (на 5-15 м) врезана в рельеф.

В целом рельеф памятника природы «Гремячья балка» пересеченный, со значительными, до и более 30 метров, перепадами высот. Максимально возвышенные участки в южной части охраняемой территории имеют высоту 190 м над уровнем моря, минимальные (тальвег балки) - около 160 м над уровнем моря.

Почвы

Почвенный покров представлен в основном на прилегающих к балке склонам черноземами выщелоченными, по лощине- лугово-черноземными почвами, в балке сочетаниями почв склонов и днищ балок. На склонах балки, ранее активно использовавшихся под выпас, развиты эрозионные процессы, почвы эродированы, на наиболее крутых склонах почвенный слой сильно смыт.

Гидрология

В южной части памятника природы, в заболоченных верховьях лощины, начинается ручей, формирующийся за счет разгрузки верхнего водного горизонта. Водность его незначительна и в сухие годы он почти полностью пересыхает. Его протяженность до 1,7 км, ширина русла редко превышает 1-2 м, глубины 0,1-0,3 м.

В средней части ООПТ, в верховье балки, на ручье создан небольшой по размерам пруд, протяженность которого составляет 280 м, максимальная ширина у плотины 40 м, глубина до 2 м. Питание пруда происходит преимущественно за счет поверхностных вод, уровень воды в сухие годы снижается.

Из пруда часть воды далее сбрасывается через плотину в балку, в которой на протяжении примерно 1,2 км также течет маловодный ручей (ширина русла 0,5-2 м, глубины - 0,1-0,3 м), который в средней части балки уходит под землю. В сухие годы водоток в ручье на значительной его части прекращается.

Флора и фауна

Видовое разнообразие макромицетов оценивается в 70 видов, сосудистых растений - 300 видов, рыб - 1 вид, амфибий - 3, рептилий - 2, птиц -50, млекопитающих - 20 видов.

В состав флоры ландшафтно-биологического памятника природы «Гремячья балка» входит не менее 300 видов сосудистых растений, характерных преимущественно для лиственных лесов, суходольных остепненных лугов, водоемов лесостепной зоны Европейской части России.

Растительность представлена лесными, луговыми, болотными, степными сообществами и растительностью стоячих водоемов. Склоны балки заняты преимущественно суходольными лугами, на возвышенных участках южной экспозиции имеющими остепненный характер.

Для лугово-степных сообществ характерны при комбинации с доминированием вейника наземного, земляники зеленой, лабазника обыкновенного, мятлика узколистного, типчака, шалфея лугового, венечника ветвистого с участием таких редких видов как ковыль перистый, василек русский, горицвет весенний, ирис безлистный и др.

На более увлажненных участках преимущественно в верховьях лощины) доминируют злаково-разнотравные луга, переходящие на участках с избыточным увлажнением в злаковые и осоковые с большим участием болотного высокотравья (чемерицы Лобеля, щавеля конского, дягиля).

Водно-болотные сообщества характерны для пруда, где на мелководьях встречаются заросли ежеголовника прямого, осоки береговой, рогоза широколистного, тростника южного в других видов.

Русло ручья почти на всем протяжении окаймлено узкой полосой ивы ломкой, с участием во втором ярусе клена американского, кустарниковых видов ив, калины, черной смородины, шиповника. Основу лесного покрова составляет растительность бывшего парка с доминантом из липы мелколистной, с участим в первом ярусе дуба черешчатого, клена остролистного, по более увлажненным местам осины. В кустарниковом ярусе представлены бересклет бородавчатый, жостер слабительный, крушина ломкая, боярышник кроваво-красный, жимолость обыкновенная, клены полевой и татарский, дикие яблоня и груша. Для опушек характерны заросли терна и шиповника.

На месте бывшей барской усадьбы и приусадебного парка сформировались разреженные древесно-кустарниковые сообщества, в которых значительное участием имеет клен ясенелистный. В отдельных местах имеются культуры березы.

На ООПТ сохраняются виды животных, характерные преимущественно для лесных и луговых местообитаний. Из рыб отмечен серебряный карась Carassius auratus gibelio. Из земноводных встречается озёрная лягушка Rana ridibunda, из пресмыкающиеся - прыткая ящерица Lacerta agilis.

Из птиц на гнездовании характерны луговой лунь Сircus pygargus, серая куропатка Perdix perdix, вяхирь Columba palumbus, обыкновенная кукушка Cuculus canorus, вертишейка Jynx torquilla, пестрый дятел Dendrocopos major, лесной конек Anthus trivialis, обыкновенный жулан Lanius colluriо, обыкновенная волга Oriolus oriolus, обыкновенный скворец Sturnus vulgaris, речной сверчок Locustella fluviatilis, черноголовая славка Sylvia atricapilla, садовая славка Sylvia borin, серая славка Sylvia communis, пеночка-теньковка Phylloscopus collybita, серая мухоловка Muscicapa striata, луговой чекан Saxicola torquata, зарянка Erithacus rubecula, обыкновенный соловей Luscinia luscinia, рябинник Turdus pilaris, черный дрозд Turdus merula, певчий дрозд Turdus philomelos, обыкновенная лазоревка Parus caeruleus, большая синица Рarus major, зяблик Fringilla coelebs, обыкновенная зеленушка Chloris chloris, черноголовый щегол Carduelis carduelis, коноплянка Acanthis cannabina, обыкновенная овсянка Emberiza citrinella.

Из млекопитающих отмечены обыкновенная лисица Vulpes vulpes, европейская косуля Capreolus capreolus, заяц-русак Lepus europaeus, полевая мышь Apodemus agrarius, малая лесная мышь Apodemus uralensis, обыкновенная полёвка Microtus arvalis. Сохраняются также популяции лесных и луговых беспозвоночных.

Редкие виды

На территории ООПТ выявлены места произрастания редких видов растений: горицвет весенний Adonis vernalis, ковыль перистый Stipa pennata, касатик безлистный Iris aphylla, василек русский Centaurea ruthenica, галатея Melanagria galathea, миндаль низкий (бобовник) Amygdalus nаnа, живокость клиновидная Delphinium cuneatum, полынь армянская Artemisia armeniaca, солонечник мохнатый Galatella villosa.