Die Saale ist in ihrem Flussabschnitt bei Jena tief in die umgebende Schichtstufenlandschaft des Muschelkalks eingesenkt. Der Talraum ist schmal und von steilen Kalkfels-Wänden gesäumt. Bei Bad Kösen verbreitert sich die Talaue - die Höhenunterschiede zwischen Talaue und umgebender Hochfläche vermindern sich und die Saale beginnt frei in der Aue zu mäandrieren.
Das Flusstal wird intensiv landwirtschaftlich genutzt. Während an den Hängen des Flussabschnitts Bad Kösen-Weißenfels Wein angebaut wird, bedecken intensiv genutzte Acker- und Grünlandflächen weite Teile der Aue.
Das Weißenfels-Jenaer-Saaletal liegt vollständig im Naturpark Saale-Unstrut-Triasland und wird großflächig von Landschaftsschutzgebieten (und dem NSG "Saaleaue bei Gosseck") bedeckt. Schutzwürdige Landschaftsbestandteile, welche aber ingesamt nur einen kleinen Flächenanteil der Landschaft ausmachen, sind insbesondere extensiv genutzte Weinberge entlang der Aue, Trocken- und Halbtrockenrasen, Streuobstwiesen, aber auch Altwasserarme und Naßwiesen. Auf den Hochflächen und Talhängen befindet sich auf nicht ackerfähigen Extremstandorten eine Xerothermvegetation mit seltenen Pflanzenarten, u.a. mehreren Orchideenarten. Von faunistischer Bedeutung sind Brutkolonien der Saatkrähe bei Weißenfels, Goseck und Storkau.