Der Kernbereich des NSG umfasst das eigentliche Ahrtal von der Ortsgrenze Blankenheims im Norden bis zur Landesgrenze bei Ahrdorf. Am Oberlauf werden Wiesen und Weiden weitgehend konventionell bewirtschaftet, weiter flussabwärts nehmen die Anteile an extensiv genutztem Grünland zu. Feucht-, Frisch- und Nasswiesen sind hier bunt und artenreich. Das Gewässer mäandriert weitgehend frei und wird von Erlen- und Weidengalerien gesäumt.
Das Tal des Mülheimer Baches wird im Oberlauf von Grünland eingenommen, das überwiegend extensiv beweidet wird. Mittel- und Unterlauf hingegen weisen große Auwälder auf, in denen der Bach naturnah verläuft. Dieser Waldkomplex bleibt vollständig der natürlichen Entwicklung überlassen.
Das dritte Talsystem ist weitverzweigt und umfasst die Gewässer Mühlenbach, Weilerbach, Auelbach und verschiedene kleinere Siefen. Die Bäche verlaufen überwiegend in konventionell genutztem Grünland, stellenweise grenzen Feuchtwiesen an. Die Bäche werden auch hier von Erlengalerien gesäumt. Steile Hangweiden findet man am Unterlauf, die Flora weist hier zahlreiche Vertreter der Kalkmagerrasen auf.
Das Naturschutzgebiet war Schwerpunkt gewässerbaulicher Maßnahmen. An verschiedenen Stellen beseitigte der Kreis Euskirchen Wehre und Furten stellte auf diese Weise die ökologische Durchgängigkeit her. Uferrandstreifen wurden im mittleren Abschnitt ausgezäunt, das angrenzende Grünland in eine extensive Nutzung überführt. An einigen wenigen Stellen wurden auch Pappeln und Fichten beseitigt, um die Entwicklung von Auwald zu begünstigen.
