Kiemelendő, hogy a 500 hektárnyi terület 98%-át erdő borítja, főleg gyertyános-tölgyes és cseres-tölgyes, de a hűvösebb völgyeiben megjelennek a bükkösök is, amelyek hegyvidékeken jellemzőek inkább (extrazonális szubmontán bükkösök). Illetve a kitettebb dombtetőkön a kőrises molyhos-tölgyes társulások találhatók, amelyek inkább a szubmediterrán elemeket hordozzák. Különlegessége az Erzsébet tisztás melletti 170 éves cseres-tölgyes, amely Tolna megye legidősebb erdeje.
A természetvédelmi terület rendkívül gazdag botanikai értékekben is. Közel ötven védett növényfaj található itt, mint például a ligeti csillagvirág, a májvirág, szűrős csodabogyó, bíboros kosbor, vagy a turbánliliom.
Sötétvölgy különlegességét az itt fészkelő védett és fokozottan védett madárfajok gazdagsága is mutatja. Ilyen fajok a holló, csuszka, fekete harkály, vagy a fokozott védelmet élvező békászósas és fekete gólya. A gerinctelenek közül megfigyelhető itt havasi cincér, szarvasbogár és a kis-fehérsávos lepke.
Horgásztavában ponty, amur, csuka, süllő, kárász keszeg él, amely horgászok kedvelt helyévé teszi. Emellett turistaútvonalai, tanösvénye, játszótere a természetkedvelők számára is sok programlehetőséget kínálnak. A Várhegy kilátóból és a Bati kereszttől gyönyörködhet a túrázó a tájban. Grábóc felől érkezve itt, a Haramia forrás, Húshagyó-domb, Óriás-hegy, Szarvas szurdok Bati-kereszt túraútvonalon ér véget a Dél-Dunántúl kéktűra útvonalának utolsó szakasza. 2019-ben adták át a felújított Sötétvölgy Szabadidőközpontot. Játszótér, piknikezöhelyek, kávézó stb.)
Tolna Vármegyei Értéktár Bizottság
7100 Szekszárd, Szent István tér 11-13.
A Tolna Vármegyei Értéktár honlapja az Agrárminisztérium pályázati forrásából, a Hungarikum Bizottság támogatásával jött létre.