Begleitet von breiten Schotterterrassen, in die sich die Aue 40 bis 60 m eingetieft hat, fließt die Mulde von Süden kommend in das Porphyrgebiet um Grimma und Wurzen. Bei Grimma verengt sich der Lauf zum Kerbtal, bevor sie wieder von breiten Terrassen begleitet in die sich öffnende Wurzener Bucht gelangt, wo die Muldeaue das typische Bild einer Flussaue im Tiefland bietet. Zahlreiche Kies- und Sandbänke liegen im mäandrierenden Lauf, und die vielen Altwässer zeugen von noch heute eintretenden Laufveränderungen. Die gesamte Talsohle ist mit schluffigen Hochflutsedimenten bedeckt, aus denen sich alle Formen des Übergangs von Auenböden/Vegen zu Gleyböden gebildet haben.
Bis zu den Deichen wird die Aue als Grünland bewirtschaftet, außerhalb der Deiche auch ackerbaulich. Für die umweltbelastete Industrieregion stellt die Auenlandschaft ein bedeutsames Naherholungsgebiet dar (insbesondere der Muldestausee).
Die Muldeaue weist nicht zuletzt aus geomorphologisch-hydrogeographischer Sicht eine hohe naturschutzfachliche Bedeutung auf, wie es auch die Ausweisung weiter Flächen der Aue als EU-Vogelschutz- und FFH-Gebiete ("Untere Mulde", "Mittlere Mulde") bzw. die LSGs "Muldeaue" und "Mittlere Elbe" und das NSG "Untere Mulde" deutlich macht. Von besonderer Bedeutung sind die Weichholzaue und die zwar nicht durchgehend, aber dennoch in großen Komplexen erhalten gebliebene Hartholzaue.