Der Nördliche Talschwarzwald bildet den westlichen Randstreifen des Nordschwarzwaldes, der im Osten durch die hohe Stufe des Hauptbuntsandsteines und im Westen durch die Bruchstufe des Oberrheines, die durch zahlreiche Talausgänge gegliedert ist, begrenzt wird. Nach Nordwesten bildet das Tal der Murg die Grenze zu den Schwarzwaldrandplatten, nach Süden das Renchtal die Grenze zum Mittleren Schwarzwald. Der aufgedeckte Grundgebirgssockel aus Zweiglimmergranit ist durch die vielen, untereinander vernetzten Täler in Hochrücken und Riedel aufgelöst. Die Höhen liegen hauptsächlich zwischen 600 bis 900 m ü. NN (Großer Hundskopf 947 m ü. NN) und nehmen nach Westen rasch ab. Die Landschaft ist reich an Quellen und Bäche und überwiegend bewaldet.
Großflächige und vorherrschende Nutzung ist die Forstwirtschaft, wobei der Eichenmischwald in den höheren Lagen durch einen Buchen-Fichten-Mischwald abgelöst wird. In den Tälern reichen die Klimagunst des Oberrheingrabens und die guten Böden für die landwirtschaftliche Nutzung aus. So werden im Murg- und Oosbachtal Wein und Beeren und im Bühlertal Obst angebaut. Die Ferien- und Naherholungsnachfrage verbunden mit starkem Waldwegebau ist sehr hoch, da zahlreiche Kur- und Erholungsorte in diesem Gebiet liegen.
Bedeutsame Lebensräume bilden in der stark vom Relief geprägten Landschaft Blockhalden, Kare, Fels, Schluchtwälder, bodensaure Laub- und Nadelwälder sowie vereinzelt Magerrasen und Moorflächen. Zudem bilden die Quelleinzugsgebiete zwischen Murg und Alb einen besonders schützenswerten Lebensraum. Schutzwürdige und landschaftstypische Arten sind Tetrao urogallus (Auerhuhn), Glaucidium passerinum (Sperlingskauz), Emberiza cia (Zippammer), Falco peregrinus (Wanderfalke) u.a. .Die großflächigen Fichtenholzbestände weisen allerdings häufig Monokulturcharakter mit Artenverarmung auf. Neben "Schliffkopf" und "Gottschlägtal-Karlsruher Grat" als wichtigste Naturschutzgebiete existieren mehrere großflächige Landschaftsschutzgebiete und vereinzelt FFH- und SPA-Ausweisungen.