Würmeiszeitliche End- und Grundmoränen des Isarvorlandgletschers haben im Ammer-Loisach-Hügelland mit Oberlauf der Isar eine stark reliefierte Landschaft geschaffen, die bis etwa 900 m ü. NN ansteigt. Es überwiegen dabei lehmige Kies- und Schotterböden. Unterschiedliche Höhenlagen mit Hügeln und Senken bestimmen den Landschaftscharakter. Aufgrund der kleinräumig stark wechselnden Standorte, die sich auch in einem kleinflächigen Nutzungsmosaik wiederspiegeln, ergibt sich eine enge Verzahnung von Trocken- und Feuchtstandorten. Die Landschaft ist reich an Still- und Fließgewässern, wobei der Ammersee und der Starnberger See die beiden größten Seen darstellen. Charakteristisch sind auch kleine abflusslose Toteislöcher mit unterschiedlichen Verlandungsstadien und eine Vielzahl einzelner Moore. Es hat sich ein hoher Waldanteil erhalten, der durch Mischwälder mit noch hohem Laubwaldanteil bestimmt wird.
Die landwirtschaftlich genuzten Flächen sind häufig sehr kleinstrukturiert. Im südlichen Teil der Landschaft dominiert auf frischen feuchten Böden die Grünlandnutzung, während weiter im Norden auch der Ackerbau eine vorherrschende Nutzungsform darstellt. Die Forstwirtschaft ist neben der Landwirtschaft der zweite große, die Landschaft bestimmende, Nutzungszweig.
Das Ammer-Loisach-Hügelland mit Oberlauf der Isar zeichnet sich durch eine große Anzahl an naturnahen Lebensräumen und Lebensraumkomplexen mit ihrer entsprechenden Artenausstattung aus. Charakteristisch sind die großen Seen, viele Moore und Streuwiesengebiete, Feuchtgebiete und besonders auch die enge Verzahnung von Tocken- und Feuchtstandorten. Von den ehemals ausgedehnten, landschaftsprägenden Hartwiesenfluren, einer Mischlandschaft aus Weidewäldern und extensiven Grünland, die häufig in engem Kontakt zu Feuchtgebieten stehen, sind heute nur noch wenige Restbestände vorhanden. Viele bedeutende Lebensräume konnten bereits als Naturschutzgebiet gesichert werden. Der Starnberger See und der Ammersee einschließlich des Ampermooses sind nach dem RAMSAR-Abkommen international bedeutende Feuchtgebiete für Wasser- und Watvögel. Bedeutsame Feuchtvernetzungsachsen zwischen Seen und Fließgewässern sind die Achse Ammersee - Amper, die einen Teil der Verbindung zwischen Alpen und Isartal darstellt, und die Achse Starnberger See - Würm als Verbindung von Voralpenland und Münchener Ebene. Außerhalb der Schutzgebiete liegen weitere naturschutzfachlich wertvolle Flächen, die als Kernbereiche des Nationalen Biotopverbundes eingestuft wurden.