Die Brenz entspringt in etwa 500 m ü. NN Höhe aus einem Quelltopf des tiefen Karsts. Sie vereinigt sich mit mehreren anderen Quellwasser und fließt auf der 800 bis 1000 m breiten und bis zu 40 m aufgeschotterten Talsohle in gefällsarmen Wiesenmäandern zunächst Richtung Südosten und dann nach Süden. Der Flusslauf ist aufgrund des geringen Gefälles kaum in die Talsohle eingetieft. Die Hänge werden von den oberen Weißjuraschichten gebildet und sind durch quarzgeröllbestreute Urbrenzterrassen gegliedert. Bei Herbrechtingen wendet sich die Brenz wieder nach Südosten. Ab hier verlieren die Talwände an Höhe und steigen nur noch 30 bis 50 m über die auf 440 bis 460 m ü. NN liegende Talsohle an. Das Tal besteht in diesem Abschnitt aus kilometerbreiten Talweitungen, die durch kurze Engstrecken verbunden sind. Nur an den Taloberkanten befinden sich teilweise Waldflächen, die Talsohle ist von den Siedlungsgebieten von Heidenheim a.d.Brenz und anderen Orten sowie dazwischen liegenden landwirtschaftlichen Flächen geprägt.
Die Flächen zwischen den Siedlungsgebieten sind teils ackerbaulich, teils als Grünland genutzt, stellenweise auch in kleinräumigen Wechsel.
Es besteht ein kleinflächiges NSG im Brenztal, an der Einmündung der Hürbe. Im Landschaftsrahmenplan wird eine Entwicklung der Talaue durch Extensivierung der Nutzung angestrebt.