ООПТ создана для сохранения редкого в ландшафтном и биологическом отношениях живописного каньонообразного участка долины реки Воргол протяженностью около 14 км от села Казаки до села Нижний Воргол, на котором 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 средообразующее, ресурсосберегательное и научное значение.

Ландшафтную основу памятника природы «Нижневоргольский» образует каньонообразная долина реки Воргол, ориентированная в юго-восточном направлении и имеющая протяженность в пределах ООПТ около 11 км. Главной особенностью этого отрезка долины Воргола являются почти непрерывные скальные выходы известняков - «камни» и «кичи», имеющие оригинальные формы, которые обрамляют поочередно, то левый, то правый коренные склоны, образуя на изгибах реки отвесные обнажения высотой 20-30 метров.

Еще в 1925 г. В.Н. Хитрово писал: «Из притоков Сосны заслуживает внимания Воргол ниже станции Казаки по необыкновенной живописности своей узкой скалистой долины, которая местами образует настоящую горную теснину с узкой полоской поймы на дне ее». Позже А.Я. Григорьевская отметила, что низовья долины реки Воргол от села Нижний Воргол до села Казаки является одним из интереснейших в ботаническом отношении ландшафтных урочищ: «Высокое флористическое разнообразие, наличие редких растений, наибольшее для Русской равнины скопление горных папоротников (7 видов), сложность геоморфологии урочища - все это не только вызывает к нему повышенный интерес, но и требует глубоких исследований».

Рельеф

На охраняемом отрезке долина реки Воргол меняет направление 10 раз. Для этой местности характерны многоэкспозиционные крутые склоны долины, прорезающей девонские известняки. Долина узкая, врезана на глубину 60 метров и совершенно не характерна по своей геоморфологии для Русской равнины. Высота водоразделов - 214 м, минимальная - около 112 м над уровнем моря.

Формирование долины связано с эрозионной деятельностью талых ледниковых вод и происходило в нижнем голоцене. Отложениями аллювиально-флювиогляциальных песков при таянии днепровского ледника была перекрыта древняя долина реки, а последующие тектонические подвижки позволили сформировать новую, приуроченную к разломам известняковых отложений. За относительно короткое время река размыла карбонатный фундамент, создав своеобразный, во многом напоминающий горный, ландшафт.

Почвы

Почвенный покров на ООПТ представлен серыми лесными и аллювиальными луговыми почвами. Возвышенные участки - коренные склоны долины и присклоновые пологие плато - покрыты преимущественно серыми лесными почвами. На склонах интенсивно развиты эрозионные процессы, и почвы относятся к категории эродированных.

Отчетливо выражена микрозональность почв. На приводораздельной зоне обычны темно-серые и серые лесные слабосмытые почвы, имеющие тяжелый механический состав, ореховатую структуру и содержащие 3-5% гумуса. Прибровочная часть склона часто рассечена промоинами, оврагами и покрыта смытыми светло-серыми лесными почвами с нарушенной мощностью почвенного профиля, менее насыщенные (1-2 %) гумусом. В средней части склона залегают слабосмытые серые лесные почвы. Подножие склона, на переходе его в пойму, покрывают дерново-намытые слоистые супесчано-суглинистые почвы.

Противоположные к возвышенным склонам части долины сложены аллювиальными отложениями. В пойме наиболее широко распространены пойменные луговые черноземовидные почвы, которые сформированы в условиях редкого затопления. Непосредственно у русла реки, в зоне ежегодного затопления, формируются пойменные аллювиальные слаборазвитые и слоистые почвы.

Гидрология

В состав памятника природы «Нижневоргольский» входит часть нижнего течения реки Воргол протяженностью около 11 км. Река протекает в каменистом ложе, имеет быстрое течение и множество перекатов. Средняя ширина ее русла составляет 10-20 м, глубина - от 0,3 до 3,0 м. Максимальная глубина, отмеченная в мельничном омуте у д. Дерновка, составила, по промерам 2009 г., 7,2 м.

Берега реки обрывистые, высотой 1,0-2,5 м, сложены аллювиальными луговыми почвами или выходами известняка у подножия коренных склонов. Дно каменистое, на плесах илистое. Выходы грунтовых вод малочисленны и малы по дебету. Слева в Воргол впадает несколько ручьев дебетом в 2-5 л/сек (в т. ч. в урочище Воргунино, по балке Ольховец).

Флора и фауна

Видовое разнообразие макромицетов ландшафтного памятника природы «Нижневоргольский» ранее оценивалось в 450 видов, сосудистых растений - около 580 видов, амфибий - 7 видов, рептилий - 4, птиц - около 150, млекопитающих - около 40 видов.

На 2010 г. в долине реки Воргол было установлено произрастание 567 видов сосудистых растений, 1097 видов грибов и грибоподобных организмов, 398 видов жесткокрылых, 150 видов пчелиных, 20 видов рыб, 7 видов амфибий, 4 видов рептилий, 141 вид птиц, 38 видов млекопитающих.

Для долины реки Воргол в пределах охраняемой территории составлена карта растительности, при этом выделено 3 типа растительности, 33 формации и 115 ассоциаций.

Здесь характерны разнообразные варианты степной, луговой, лесной и околоводной растительности. Склоны долины во многих местах покрыты средневозрастными дубравами, липняками и осинниками, площадь которых еще в конце XIX века была значительно больше.

Основными растительными сообществами, наиболее характерными ныне для долины, являются разнотравно-злаковые луга, возникшие на месте сведенных лесов. На каменистых склонах южной экспозиции растительность имеет остепненный характер, там же встречаются, хотя и крайне редко, сообщества с ковылем перистым. Хорошо сохранились нагорные дубравы, нагорные липняки, где липово-дубово-кленовые ассоциации сочетаются с каменистыми степями и известняково-скальными обнажениями.

В составе ООПТ леса Государственного лесного фонда занимают около 20% площади и представлены островными урочищами Воргунино, Чаща, Воргольское и др., находящимися в ведении Елецкого лесхоза. Лесной фонд представлен преимущественно средневозрастными порослевыми средне- и низкобонитетными дубовыми, липовыми и осиновыми насаждениями. Леса разнообразны по лесорастительным показателям, в их составе встречаются редкие виды растений. В урочище Воргунино имеются старые культуры ели, сосны, лиственницы, тополя.

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

На территории ландшафтного памятника природы «Нижневоргольский» отмечено обитание значительного числа редких видов растительного и животного мира. Особенно много реликтовых и редких видов растений произрастает на склонах «Дерновских Кичей».

Из лишайников к ним относятся коллема ушковидная Collema auriforme, полихидиум намоховый Polychidium muscicola. Из растений - плагиохила порелловидная Plagiochila porelloides, ринхостегиум стенной Rhynchostegium murale, гипнум Воше Нурпит vaucheh, энкалипта скрученноплодная Епcalурta streptocarpa, гимностомум сине-зеленый Gymnostomum aeruginosum, дистихиум волосовидный Distichium capillaceum, бриум промежуточный Bryum intermedium, тиммия баварская Timinia megapolitana var. bavarica, гомалотециум шелковистый Homalothecium sericeum, ритидиум морщинистый Rhytidium rugosum, гриммия овальная Grimmia ovalis, коноцефал конический Conocephalum conicum, погонатум урноплодный Pogonatum urnigerum, родобриум розетковидный Rhodobryum roseum, родобриум волнистый Rhodobryum undulatum, эвринхиум полосатый Eurhynchium angustirete, гомалия трихомановидная Homalia trichomanoides, неккера перистая Neckera pennata, ковыль перистый Stipa pennata, кизильник алаунский Coteneaster alaunicus, голокучник Роберта Gymnocarpium robertianum, полынь широколистная Artemisia latifolia, полынь шелковистая Artemisia sericea, костенец постенный Asplenium ruta-muraria, гакелия поникшая Hackelia deflexa, шиверекия подольская Schivereckia podolica, смородина колосистая Ribes spicatum, омфалодес ползучий Omphalodes scorpioides, чабрец (тимьян) известковый Thymus calcareus, заразиха голубая Orobanche caesia, купальница европейская Trollius europaeus, ветренница лесная Anemone sylvestris, горицвет весенний Adonis vernalis, миндаль низкий Amygdalus папа, колокольчик персиколистный Campanula persicifolia, земляника мускусная Fragaria moschata, боярышник сомнительный Crataegus ambigua, роза щитконосная Rosa corymbifera, роза почтиафцелиевая Rosa subafzeliana, борец шерстистоустый Aconitum lasiostomum, живучка ползучая Ajuga reptans, черноголовка крупноцветковая Prunella grandiflora, шлемник высокий Scutellaria altissima, гулявник прямой Sisymbrium strictissimum, гусиный лук зернистый Gagea granulosa, лилия кудреватая Lilium martagon, цмин песчаный Helichrysum arenarium, пырейник волокнистый Elymus fibrosus, касатик безлистный Iris aphylla, куколь обыкновенный Agrostemma githago, мытник Кауфмана Pedicularis kaufmannii, норичник теневой, или крылатый Scrophularia umbrosa и др.

Несмотря на охраняемый статус, к 1985 г. с ООПТ исчез реликт третичного периода костенец волосовидный  Asplenium trichomanes - горный реликт третичного периода, который на Русской равнине встречается еще только в Жигулях В 1965 г. на Воргле было известно 7 его местонахождений.

Из беспозвоночных выявлена пчела-плотник Xylocopa valga. Из позвоночных животных - украинская минога Eudontomizon mariae, гольян обыкновенный Phoxinus phoxinus, травяная лягушка Rana temporaria, веретеница ломкая Anguis fragilis, орел-карлик Hieraaetus pennatus, коростель Crex сrех, обыкновенный зимородок Alcedo atthis, желна Dryocopus martius, средний дятел Dendrocopos medius, луговой конек Anthus pratensis, черноголовый чекан Saxicola torquata, желтоголовый королек Regulus regulus, крапивник Troglodytes troglodytes, малая мухоловка Ficedula parva, просянка Emberiza calandra, обыкновенная белка Sciurus vulgaris, речная выдра Lutra lutra и др.

ООПТ включена в каталог территорий особого природоохранного значения Европейской России.