Das Moseltal zwischen der Saarmündung im Südwesten und dem Eintritt in das Mittelrheinische Becken im Nordosten wird als 150 bis 300 m tief eingeschnittenes Engtal, welches die Mittelgebirgseinheiten Hunsrück im Süden und Eifel im Norden voneinander trennen durch zahlreiche Mäanderbögen als Prallhang-Gleithang-System charakterisiert. Das Profil des etwa 200 km langen Tales baut sich meist symmetrisch von der nur schmal entwickelten, mit nährstoffreichen Auelehmen bedeckten Talaue am Talgrund über eine ebenfalls sehr schmale Niederterrasse mit sandig-kiesiger Lehmdecke, die sich durch einen Höhenunterschied von 1 bis 1,5 m teilweise sehr deutlich absetzt, und den meist übergangslos ansteigenden Steilhängen des Tales mit wenig mächtigen Roh- und Skelettböden auf Tonschiefer und Grauwacken auf. Zahlreiche Zuflüsse unterbrechen die sonst verbundenen Hänge des Moseltals durch Ausbildung von Steiltälern, welche nur periodisch Wasser führen. Der Talgrund befindet sich im Südwesten bei Trier auf einer Höhe von 130 m ü. NN und fällt bis Bernkastel im Nordosten auf unter 100 m ü. NN ab.
Standortökologisch unterscheiden sich die sehr verschieden geneigten Talhänge erheblich voneinander. So tragen die sonnenseitigen Hänge, sofern sie nicht von Reben bestanden sind, trockene Varianten des Eichen-Hainbuchenwaldes oder des Eichen-Elsbeerenwaldes. An steilen, trockenheißen Standorten siedeln sich offene, kontinentale Felsheiden an. An den nordexponierten Schattenhängen finden sich Gebüschformationen mit Eberesche und Hasel oder artenarmer Eichen-Hainbuchenwald, der jedoch häufig durch Fichtenwald ersetzt ist. Landwirtschaftliche Hauptnutzung stellt der Weinanbau dar, der stetig von Südwesten nach Nordosten zur Rheinmündung hin zunimmt und dort prägender Bestandteil des Landschaftsbildes ist. Das südwestliche Moseltal wird durch Gemüse- und Tafelobstanbau landwirtschaftlich genutzt. Durch die reizvolle Morphologie des Tales und die vom Weinbau geprägte historische Kulturlandschaft besitzt die Landschaft eine überregionale Bedeutung für den Fremdenverkehr.
Im nordöstlichen Abschnitt des Moseltales findet sich ein Großteil der FFH-Flächen, welche sich mosaikartig auf den gesamten Teilabschnitt der Landschaftseinheit verteilt und Trocken- bzw. Halbtrockenrasen, Felsfluren, Trocken- und Gesteinshaldenwälder beinhalten. Es werden hier Bestandteile des bundesweiten Schwerpunktvorkommens xerothermer Trockenbiotope in Verbindung mit natur- und kulturbedingten Biotopen geschützt. Desweiteren gibt es auch auf die übrigen Abschnitte des Moseltals verteilte und unter Naturschutz gestellte Trockenbiotope und Auenbereiche. Außerhalb der Schutzgebiete liegen weitere naturschutzfachlich wertvolle Flächen, die als Kernbereiche des Nationalen Biotopverbundes eingestuft wurden.