Das Mittelrheintal reicht von der Andernacher Pforte, einem 250 bis 300 m tiefen Durchbruch durch eine Gebirgsschwelle, bis zur Ausmündung in die Köln-Bonner Rheinebene. Es ist 55 bis 60 m hoch eingeschnitten und recht geradlinig im Verlauf. Die älteren Terrassenstufen bilden teilweise halbmondförmige Talausweitungen im Wechsel auf beiden Seiten des Flusses, wobei die Gegenufer unmittelbar an den steilen Talhängen entlangführen. Die Ausweitungen bestehen aus lössbedeckten Mittelterrassenresten, während die Talsohle aus Niederterrassenkiesen und -sanden besteht, die von Hochflutlehmen oder Lehmsanden überdeckt sind. Der mächtige Schwemmkegel des nördlich Sinzig einmündenden Ahrtals zwingt den Rhein an dieser Stelle in einen Mäander entlang der östlichen Talseite. Das Tal ist größtenteils von landwirtschaftlicher Fläche bedeckt. Nur im oberen Bereich, wo die Talweitungen noch nicht ausgeprägt sind, befinden sich Waldflächen.
Der größte Teil des unteren Mittelrheintals wird ackerbaulich genutzt. Es befinden sich nur wenige forstwirtschaftliche Flächen in der Landschaft. Auf den Steilhängen im oberen Bereich wird Wein angebaut, im weiteren Verlauf befinden sich einige Kiesabbaustellen auf dem Talboden.
Es bestehen fünf NSG in der Landschaft, das größte davon ist das "Mündungsgebiet der Ahr", das auch als FFH-Gebiet gemeldet ist. Im oberen Bereich umfasst die Landschaft noch einen Streifen des Naturparks "Rhein-Westerwald". Außerhalb der bestehenden Schutzgebiete wurden weitere Flächen als national bedeutsam für den bundesweiten Biotopverbund erfasst.