El área objeto de Margal Ulla, como su propio nombre indica, es la cuenca del Ulla, segundo río gallego en longitud (131 kilómetros) y caudal absoluto (70,3 m3/sg) y con una amplia red fluvial que abarca una extensión de 2.803 kilómetros cuadrados.

La zona de actuación del proyecto se corresponde con la del área que engloba el curso principal del Ulla desde su desembocadura hasta el embalse Touro I, así como las cuencas de los afluentes Vea, Liñares, Oca, Deza, Arnego y los del Ulla Alto. Tan solo queda fuera de esta actuación la cuenca del río Sar.

Esta área posee un clima oceánico-húmedo con una temperatura media anual que oscila entre los 12º y los 16º C y precipitaciones abundantes (en todos los tramos se superan los 1.100 mm y en algunos incluso los 2.000 mm), aunque con una marcada sequía estival.

En lo que a la fauna se refiere, los vertebrados terrestres más señalados son el mirlo acuático, el martín pescador, la garza real, la lavandera cascadeña, el desmán ibérico y la nutria. En cuanto a las especies piscícolas, las más relevantes son la lamprea marina, la anguila, la boga, la trucha, el reo y el salmón atlántico. También se pueden encontrar, aunque de manera más restringida, ejemplares de espinosillo, saboga o bermejuela. Entre los anfibios urodelos cabe destacar la salamandra rabilarga, endémica del noroeste de España y del norte de Portugal, mientras que entre los invertebrados destaca la presencia del mejillón de río (Margaritifera margaritifera) y las libélulas Macromia splendens (Pictet, 1843) y Coenagrion mercuriale (Charpentier, 1840).

En cuanto a la vegetación, potencial o natural, en el tramo alto de la cuenca se corresponde con un robledal de la asociación Vaccinio myrtilli-Quercetum roboris, propio de las montañas de la zona media de Galicia. También predominan los cultivos arbóreos, principalmente de pino y los prados de diente propios de la alianza Cynosurion cristati. En las zonas medias y bajas de la cuenca se encuentra como vegetación natural a asociación Rusco aculeati-Quercetum roboris, en la que destaca la presencia de especies de óptimo mediterráneo como el alcornoque o el carpazo, aunque en este caso con una presencia escasa debido a una mayor ocupación humana, motivo por el cual predominan los prados y algunos cultivos como el maíz.

En cuanto a los márgenes del río, en ellos se desarrolla fundamentalmente un bosque aluvial caracterizado por la presencia de aliso acompañado de sauce, abedul, roble o sanguino, entre otros árboles. También se puede encontrar la asociación Senecio bayonensis-Alnetum glutinosae, muy amenazada en numerosos tramos por la presión antrópica, que la restringe en la mayor parte de los casos la una fila desestructurada de árboles.