Im Oberlauf hat die stark mäandrierende Altmühl ein Niveau von etwa 410 m ü. NN. Auf dem Weg durch das Malmgebiet erweitert sich das im Oberlauf enge Tal bei Dollnstein und noch um ein weiteres Stück nach dem Zufluss der Schwarzach bei Kinding zu einem weiten Talraum mit relativ breiter Aue. Zwischen Dietfurth und Riedingburg wandelt sich der Talcharakter, da sich die Altmühl hier in einem tiefen und schmalen Tal mäandrierend in die Albfläche geschnitten hat und bei Kelheim eine Höhenlage von etwa 340 m ü. NN hat. Die Prallhänge sind mit naturnahen Laubmischwäldern, Wacholderheiden oder Felsrasen bedeckt. Außerdem wird ein großer Teil der Landschaft ackerbaulich genutzt, so dass kein durchgehender Grünlandgürtel existiert.
Die landwirtschaftliche Nutzung ist vorherrschend.
Bedeutende Lebensräume sind die naturnahen Hangwälder und die Trockenstandorte, die im größeren Umfang als FFH-Gebiet "Mittleres Altmühltal mit Wellheimer Trockental und Schambachtal" sowie Vogelschutzgebiet "Felsen und Hamgwälder im Altmühltal und Wellheimer Trockental" geschützt sind. Die Altmühlhänge bilden ein zusammenhängendes Band naturnaher Lebensraumtypen, das für thermophile Arten eine wichtige Wanderachse darstellt. Des Weiteren findet sich hier einer der Schwerpunkte für die typischen Artengemeinschaften der Trockenstandorte in ganz Bayern mit einer Reihe floristischer und faunistischer Besonderheiten. Die Funktion als Ausbreitungsachse für Arten der Feucht- und Gewässerlebensräume ist aufgrund der Flussregulierung und Nutzungsintensivierung nicht mehr gewährleistet. Der Erholungsverkehr stellt eine erhebliche Belastung für die Biotope dar.