Mezi Mohelnicí a Olomoucí se řeka Morava vine jako modrá tepna širokou nivou. Její vody omývají ploché štěrkové náplavy, jež jsou domovem kulíků říčních a pisíků, a strmé břehy, kde své nory hloubí bobři či ledňáčci. Přirovnáme-li Moravu k tepně, pak srdcem oblasti jsou lužní lesy, které společně se systémem tzv. selských hrází plnily již od středověku také protipovodňovou funkci. Nejpozoruhodnějšími biotopy lužních lesů jsou bezesporu periodické tůně, ve kterých se na jaře vyskytují vzácní korýši - žábronožky a listonozi. Pro své mimořádné přírodní hodnoty zde bylo vyhlášeno několik maloplošných zvláště chráněných území (NPR Ramena řeky Moravy a Vrapač, PR Litovelské luhy), dále je třeba zmínit komplex mokřadních luk na samém okraji Olomouce (PR Plané loučky a Chomoutovské jezero - významná ornitologická lokalita).

Mokřadní část CHKO byla v roce 1993 zařazena do Ramsarského seznamu významných mokřadů. Druhou polovinu oblasti tvoří masiv Doubravy, mírně zvlněná pahorkatina, kde se díky rozumnému hospodaření v minulosti (lichtensteinské panství) zachoval komplex chlumních doubrav. Na jižních svazích nad Moravou (PR Doubrava) dosahují své severní hranice rozšíření četné teplomilné rostliny. Na druhém břehu Moravy se zvedá vápencový Třesín - NPP, výrazná krajinná dominanta severozápadní části CHKO, jenž se svými jeskyněmi a teplomilnými společenstvy luk a lesů na jižních svazích kontrastuje s nivou Moravy.