El curso del Guadiana traza parajes fluviales de gran belleza a través de la sobria vegetación mediterránea en los que frecuentemente solo circula el agua durante los episodios climáticos de carácter torrencial, lo que no es óbice para que presenten una frondosa vegetación riparia formada por varias especies de sauces, fresnedas, tarayales y tamujares. La planicie de la raña al ser socavada por la corriente de los ríos y aroyos quedó colgada sobre los cauces dando lugar a los madroños, las encinas, los alcornoques, los quejigos y las jaras de la raña, que llegan a entremezclarse con la vegetación de la propia ribera.
En la margen derecha del río Guadiana destacan las extensas manchas de bosque mediterráneo de las sierras de Enmedio, de los Guindos y del Puerto Quemado, en cuyas espesuras más umbrías y frondosas oquedades perduran algunas manifestaciones ecológicas muy singulares para estas latitudes como son los relícticos abedulares (Betula pendula) del río Frio o los trampales húmedos formados por vegetación higroturbosa y especies propias de climas atlánticos como el brezo de turbera (Erica tetralix), la auluaga (Genista anglica), el mirto de Brabante (Myrica gale) y plantas insectívoras como el rocío del sol (Drosera rotundifolia) y la tiraña pálida (Pinguicula lusitanica). En las riberas de los ríos de esta margen derecha se encuentran algunas de las mejores fresnedas de hoja estrecha (Fraxinus angustifolia) situadas al sur de los Montes de Toledo.
También resulta interesante la vertiente meridional del margen izquierdo del Guadiana, atravesando magníficas dehesas de encinas, alcornocales y quejigares, y hasta un magnífico robledal (Quercus pyrenaica) en las proximidades del río Quejigal. En este extenso territorio, los ríos Hojalora y Tirteafuera forman abruptos barrancos tapizados por matorral mediterráneo y tamujares (Flueggea tinctoria) muy querenciosos para la fauna.
En los últimos pasos del río Guadiana, camino del Atlántico, las aguas turbias y embarradas de las riadas primaverales contrastan con los verdores silvestres de los montes aledaños, cuajados de encinas y alcornoques, se suceden los meandros y arenales en forma de isla.
En la desembocadura se forman marismas mareales que se configuran como una compleja red de drenaje detrítica con canales, caños y esteros colmatados por sucesivos arrastres sedimentarios. Sus hábitats están conformados por matorrales halófilos mediterráneos y termoatlánticos (Sarcocornetea fruticosi), pastizales de espartina (Spartinion maritimi) y estepas salinas mediterráneas (Limonietalia). En el tramo litoral, hay formaciones dunares en distinto grado evolutivo que cierran la marisma.