Aufgrund der geschlossenen Nadelwaldbedeckung wurde der Veldensteiner Forst aus der ansonsten überwiegend landwirschaftlich genutzen Umgebung der Nördlichen Frankenalb ausgegliedert. Der Untergrund des Gebietes im Südwesten der Alb wird hauptsächlich durch Kreide, vereinzelt auch durch Schichten des Malm gebildet. Aufgrund der nährstoffarmen Kreidesande ist anzunehmen, dass das Gebiet schon immer für die landwirtschaftliche Nutzung wenig interessant und dementsprechend der Waldanteil sehr hoch war. Die Pegnitz teilt das Gebiet in einen westlichen und östlichen Bereich, deren Höhenlage sich zwischen 400 m und 600 m ü. NN bewegt.
Die forstwirtschaftliche Nutzung ist in der Landschaft vorherrschend, wobei Mischbestände aus Kiefer und Fichte überwiegen.
Aufgrund der Großflächigkeit und Unzerschnittenheit des Waldgebietes konnte das Auerhuhn (Tetrao urogallus) im Veldensteiner Forst überleben. Durch die extreme forstwirtschaftliche Nutzung befinden sich Reste der natürlichen Waldformationen nur noch an Sonderstandorten wie Felsgruppen (Riff- und Dolomitkalk), Blockhalden der Quarzsandsteine, Dolinen, Schluchten oder Quellbereichen. Wertvolle Lebensraumtypen bilden außerdem Tümpel und Feuchtgebiete sowie Trockenstandorte mit bodensaurem Magerrasen, Zwergstrauchheiden und Xerothermvegetation auf Dolomitfels.