Das Hochrheintal ist eine jungquartäre Tallandschaft, die in Auen und Terrassenfelder gegliedert ist. Sie liegt zwischen 260 und 350 m ü. NN. Dementsprechend hoch sind in diesem Bereich Gefälle und Fließgeschwindigkeit des Rheines. Der von einigen hundert Metern bis zu 4 km breite Niederungsstreifen wird im Norden durch Dinkelberg und Schwarzwald und im Süden durch das Tafeljura begrenzt. Die Uferböschungen sind steil und gehen häufig in bis zu 100 m hohe Hänge aus Muschelkalk über. Auf den fluvioglazialen Schottern der Niederterrasse haben sich fruchtbare Lehm- und Auenböden entwickelt. Durch das sommerlich warme Klima und den Niederschlagsreichtum wird verstärkt Ackerbau betrieben. Zusammenhängende Waldflächen gibt es kaum.
Aufgrund der natürlichen Gunstfaktoren wurde der Raum früh besiedelt. Dementsprechend hoch ist der Anteil besiedelter und intensiv genutzter Flächen. Neben der Ackerbau- und Grünlandnutzung gibt es jedoch auch vereinzelt Streuobstwiesen. Der Rhein ist als wichtige Gewässerstraße stark befahren. Durch das hohe Gefälle dient er zudem durch mehrere Staustufen der Wasserkraftgewinnung. Die touristische Erschließung ist besonders in den Kur- und Erholungsorten ausgeprägt.
Durch die Maßnahmen zur Schiffbarmachung und der Wasserkraftnutzung wurde der Gewässercharakter des Hochrheins stark verändert. Allerdings besitzt der Fluss als überregional bedeutsames Fließgewässer ein hohes Vernetzungspotenzial mit seinen begleitenden Biotoptypen. Hervorzuheben sind hierbei Wutach und Hauensteiner Alb. Besonders die Ufersäume, Altarme und Auwälder der Flüsse stellen wichtige Rückzugsräume für seltene und bedrohte Fließgewässerarten (z.B. Libellen, Laufkäfer) dar. Der Schutzgebietsanteil ist insgesamt gering, größtes FFH-Gebiet ist der "Hochrhein östl. Waldshut", zu dem auch das Mündungsgebiet der Wutach geört. Abschnittsweise verfügt der Hochrhein über eine reiche Wasservegetation und ist Lebensraum der anspruchsvollen Fischarten Groppe, Bachneunauge und Strömer, deren Kinderstube sich z. T. in der Wutachmündung befindet. In den von Hochwasser überströmten Bereichen haben sich Auenwälder mit einer besonderen, an periodische Überflutung angepassten Tier- und Pflanzenwelt angesiedelt. Zum hohen naturschutzfachlichen Wert des Gebiets tragen zudem naturnahe Buchenwälder sowie artenreiche, buntblühende Wiesen und Kalk-Magerrasen bei. Im FFH-Gebiet finden sich die auf deutscher Seite letzten weitgehend naturnahen Abschnitte des Hochrheins. Hier ist der Rhein weder ausgebaut noch aufgestaut. Außerordentlich reizvoll ist der Kadelburger Lauffen. Er stellt neben dem Rheinfall von Schaffhausen die einzige noch erhaltene Stromschnelle des Hochrheins dar und ist als herausragende geologische Erscheinung anzusehen. (http://www.rp.baden-wuerttemberg.de/servlet/PB/menu/1252793_pdrucken/drucken.htm) Ein großflächiges Landschaftsschutzgebiet besteht in "Klettgau". Weitere naturschutzfachliche Ausweisungen gibt es jedoch kaum. Eine großlächige Einbindung in ein Biotopverbundsystem ist bislang nicht geplant.