Park Krajobrazowy „Dolina Baryczy” chroni przede wszystkim siedliska związane z wodą: dolinę rzeczną i stawy hodowlane. Stawy Milickie objęte są konwencją ramsarską chroniącą najcenniejsze obszary wodno-błotne. Zostały także włączone do prowadzonego przez ONZ programu Living Lakes (ang. żyjące jeziora), w ramach którego powstała sieć unikatowych śródlądowych zbiorników wodnych. Poza stawami rybnymi w Parku Krajobrazowym „Dolina Baryczy” istnieje duża różnorodność siedlisk. Składają się na nią między innymi rozległe kompleksy leśne, podmokłe kompleksy leśno-łąkowe oraz pagórkowate obrzeża doliny. Na terenie doliny Baryczy chroni się także podmokłe łęgi i olsy (w rezerwatach Wydymacz oraz Olszyny Niezgodzkie), a także grądy i buczyny (w rezerwatach Radziądz i Wzgórze Joanny). Innym charakterystycznym elementem przyrodniczym opisywanego terenu są okazałe dęby – w Antoninie podziwiać można skupisko ponad 220 pomnikowych okazów tego gatunku o obwodach powyżej 300 cm. Dęby Antonińskie są drugim skupiskiem tej klasy w Europie, zaraz po Dębach Rogalińskich. Pomiędzy miejscowościami Moja Wola a Szklarka Śląska znajduje się ciekawa aleja dębowa zwana Czarną Drogą. Na odcinku 1,5 km rośnie tam około 130 dębów w wieku około 150 lat. Nieopodal, w okolicy wsi Możdżanów podziwiać można okazały pomnik przyrody –dąb „Jan” o obwodzie długości 835 cm.

Aleje starych drzew odgrywają bardzo ważną rolę w ekosystemie, dając schronienie wielu gatunkom zwierząt, w tym szczególnie cennym bezkręgowcom o znaczeniu europejskim, takim jak kozioróg dębosz czy pachnica dębowa. Na terenie Parku Krajobrazowego „Dolina Baryczy” naliczono ponad 400 starych dębów zasiedlonych przez te gatunki. Poza tym na opisywanym obszarze spotkać można wiele innych gatunków bezkręgowców charakterystycznych dla tej części kraju. Dolina Baryczy kojarzy się przede wszystkim z jednym gatunkiem ryby – karpiem. Dzięki jego hodowli region już dawno temu zyskał uznanie i sławę, nie tylko w kraju, ale i za granicą. Spośród gatunków wolno żyjących wspomnieć należy chronione: kozę, kozę złotawą, piskorza czy różankę. Na terenie tak obfitującym w wodę nie mogło też zabraknąć płazów. Spotkać i usłyszeć można tu niemal wszystkie nizinne gatunki krajowe, między innymi traszki: zwyczajną i grzebieniastą, kumaka nizinnego, grzebiuszkę ziemną czy rzekotkę drzewną. Równie licznie reprezentowane są gady. Występują tu trzy gatunki jaszczurek: zwinka, żyworódka i padalec oraz trzy gatunki węży: zaskroniec, gniewosz plamisty i jadowita żmija zygzakowata. Spotkać można tu też bardzo rzadkiego żółwia błotnego.

Dolina Baryczy to jednak przede wszystkim królestwo ptaków. Specyficzne warunki przyrodnicze, a także położenie geograficzne przyciągają tu co roku wiele tysięcy ptaków, zwłaszcza tych związanych z wodami i terenami podmokłymi. Wrażenie robić może już sama liczba występujących tu gatunków. Ornitolodzy naliczyli ich niemal 300, z czego ponad połowa to gatunki lęgowe. Wiele ptasich osobliwości występuje tu w nienotowanym nigdzie indziej zagęszczeniu, tak jak gęsi: zbożowa, gęgawa i białoczelna, czaple: siwa i biała, błotniak stawowy, wąsatka czy łabędzie krzykliwe. Podczas jesiennych odłowów karpia, zwabione łatwością zdobycia pokarmu, nad stawy rybne zlatują duże grupy bielików. Obserwować wówczas można w jednym miejscu nawet kilkadziesiąt żerujących osobników. Bogata roślinność wodna i szuwarowa, liczne groble i wyspy sprzyjają także koncentracji ptaków takich jak: perkoz dwuczuby i rdzawoszyi, głowienka, krakwa, płaskonos, zausznik, bąk, zimorodek, rybitwa czarna i rzeczna oraz wiele innych. Ptaki z Doliny Baryczy można podglądać również w intrenecie. W Przygodzicach, na kominie urzędu gminy zainstalowano kamerę, która śledzi życie zamieszkującej tam bocianiej rodziny. Ten swoisty ptasi „reality show” zyskał już pokaźną rzeszę fanów na całym świecie.

Bogactwo przyrodnicze doliny Baryczy może trwać i rozwijać się dzięki swoistej symbiozie człowieka z przyrodą. Największym zagrożeniem dla tego obszaru jest zarówno intensyfikacja, jak i nadmiernie ograniczenie gospodarki stawowej i łąkarskiej. Ponadto niezwykle istotna jest dbałość o zasoby wodne Baryczy. Konieczne jest wypracowanie kompromisu między zmniejszaniem deficytu wody a ochroną przeciwpowodziową. Przykład doliny Baryczy bardzo dobrze ukazuje wzajemną zależność i kruchą równowagę na styku interesów człowieka i dobra przyrody.

Rezerwaty przyrody:

  • Olszyny Niezgodzkie (rezerwat leśny utworzony w  1987 roku, powierzchnia: 74,28 ha, woj. dolnośląskie) – rezerwat służący zachowaniu naturalnego obszaru bagiennego olszyn w dolinie rzeki Ługi.
  • Radziądz (rezerwat leśny utworzony w 1954 roku, powierzchnia: 8,26 ha, woj. dolnośląskie) – rezerwat służący zachowaniu grądu środkowoeuropejskiego dębowo- -grabowego o  cechach zespołu naturalnego.
  • Stawy Milickie (rezerwat faunistyczny – ptaki utworzony w 1973 roku, powierzchnia: 5325 ha, woj. dolnośląskie) – chroni siedliska ptaków w obrębie pięciu niezależnych kompleksów stawów rybnych.
  • Wydymacz (rezerwat krajobrazowy utworzony w 1987 roku, powierzchnia: 47,86 ha, woj. wielkopolskie) – rezerwat chroniący fragment łęgu jesionowo -olszowego, stanowiska roślin chronionych oraz drzewa pomnikowe.
  • Wzgórze Joanny (rezerwat leśno-krajobrazowy utworzony w  1962 roku, powierzchnia: 24,23 ha, woj. dolnośląskie) – obejmuje najcenniejszy i  jeden z  nielicznych w  dolinie Baryczy fragmentów lasów bukowych.