Das untere Neckartal erstreckt sich in einem langen und windungsreichen Band von Stuttgart im Süden bis zum Sandsteinodenwald im Norden. Das Tal liegt durchschnittlich auf 150 m ü. NN und ist somit bis zu 100 m in die umgebenden Lettenkohle-Hochflächen eingeschnitten. Es besitzt die für den Hauptmuschelkalk typische, teilweise mäandrierende Kastenform. Landschaftsprägend sind Hänge unterschiedlichster Neigungen, Umlaufberge, Sporne und alte Talschlingen. Den Talgrund bilden bis zu 1 km breite Schottersohlen mit einer mächtigen Auenlehmdecke. Hierauf entwickelten sich fruchtbare Braunerden, während hingegen auf den Hängen nur geringmächtige Rohböden ausgebildet sind. Diese weisen allerdings gebietsweise eine Lössdecke auf. Eine Waldbedeckung an den Hängen wechselt sich mit einer Offenlandschaft im Talgrund ab.
Auf den fruchtbaren Gleithängen und Schwemmfächern der Zuflüsse wird intensiver Ackerbau betrieben. An den Hängen wird in den sonnigsten Lagen Wein angebaut, gebietsweise haben auch die Streuobstwiesen eine große Bedeutung. Die feuchten und flussnahen Bereiche sind wiesenbestanden, die Schattenseiten der Hänge werden durch die Forstwirtschaft genutzt. Der gesamte Talraum ist mit dem Schwerpunkt Heilbronn stark besiedelt. Dementsprechend hoch ist der landschaftsgebundene Naherholungsdruck. Der Neckar ist auf der gesamten Strecke Schifffahrtsstraße.
An schattigen Hängen wachsen die feuchteliebenden Kleebwälder, während hingegen an den sonnig-felsigen Kalkhängen Trockenrasen und Gebüschreste des wärmeliebenden Eichenwaldes existieren. Die reich strukturierten Weinberge der Talhänge bieten mit ihren nutzungsbegleitenden Biotopen wertvolle Lebensräume. Der Neckar als Fließgewässer ist hingegen weitestgehend naturfern gestaltet. Trotzdem stehen weite Teile des Talraumes unter Landschaftsschutz. Zudem sind besonders im südlichen Verlauf NSG, FFH- und SPA-Gebiete ausgewiesen.