Als Oberes Mittelrheintal wird der 62 km lange und sehr enge Durchbruch des Rheinstromes durch das Rheinische Schiefergebirge zwischen Bingen und Koblenz bezeichnet, dessen Grund von 80 m ü. NN bei Bingen auf 60 m ü. NN bei Koblenz absinkt und innerhalb der Schlucht einen lebhaften Gesteinswechsel von widerständigen Quarziten, Grauwacken, Sandsteinen und weichem Schiefer aufschließt. Das Tal ist zum Teil gesäumt von steilen und felsigen Wänden, die 300 m erreichen, zum Teil steigt der Grund auf mehrfach gestufte, bei St. Goar über 5 km breite Terrassen an, welche als alte Talböden in 200 bis 220 m Höhe von Kiesen und Löss bedeckt und von Gebirgsbächen zerschnitten sind. Auf diesen oft sehr kleinparzellierten und durch Trockenmauern nivellierten Terrassen wird vor allem an den Südhängen traditionell Obst- und Steillagenweinanbau betrieben, da das Regionalklima mit milden Wintern und warmen Sommern ideale natürliche Voraussetzungen für derartige Kulturen bietet. Neben dem Sonderkulturanbau wird das Obere Mittelrheintal von seiner Funktion als gebündelte Verkehrsachse geprägt, denn außer dem Rheinstrom als Verkehrsweg befinden sich beiderseits des Flusses je eine Eisenbahnhauptstrecke und eine Bundesstraße.
Als alte Kulturlandschaft besitzt die Landschaft ein großes touristisches Potenzial, es werden Schifffahrten, Besuche der Weindörfer am Fuße des Rheins, Burgenrundfahrten (das Obere Mittelrheintal besitzt die größte Burgendichte Deutschlands !) und Weinproben für überwiegend Tagestouristen angeboten. Jedoch gefährden vielerorts Nutzungsaufgaben der kleinflächigen Weinbausteillagen den Erhalt der hier charakteristischen Kulturlandschaft. Mit dem Antrag zum Weltkulturerbe bei der UNESCO wird versucht, neue Konzepte zum Erhalt dieser Kulturlandschaft zu erarbeiten. Die Südhänge des Oberen Mittelrheintals stellen Standorte der trockenen Eichen-Hainbuchen- oder Eichen-Elsbeerenwälder, aber auch von Trockenrasengesellschaften dar, meist werden diese jedoch agrarisch genutzt. An den Nordhängen stockt saurer und feuchter Eichen-Hainbuchenwald.
Als naturschutzfachlich begründete Vorrangflächen finden sich oberhalb der Weinbaugrenze immer wieder Teilbereiche mit artenreichen Halbtrockenrasen. Wertvolle Biotoptypen sind weiterhin Hangschuttstandorte und Naturstein-Trockenmauern. Eine große Bedeutung besitzt Ramsar-Schutzgebiet zwischen Eltville und Bingen, das in den Rheinauen gelegen, als Trittstein des Vogelzuges dient. Die naturnahen Taunusbäche werden von natürlichen bis naturnahen Waldgesellschaften (Felsenahorn-Traubeneichenwälder) begleitet, die stellenweise mit strukturreichen Offenlandbiotopen durchsetzt sind. Große Flächen wärmeliebender Traubeneichenwaldgesellschaften befinden sich in den Naturschutzgebieten "Engweger Kopf" und "Scheibigkopf". Neben den Schutzgebieten sind weitere Waldflächen und/oder besonders trockene und feuchte Bereiche als "National bedeutsame Flächen für den Biotopverbund" erfasst worden.