谷沢川によって浸食された渓谷地形に形成された樹林地です。斜面勾配が急峻であるため表土の流下が著しく、このような条件下で成立するケヤキ林を中心とした林地となっています。高木層にはケヤキのほか、コナラ、ヤマザクラ、イロハカエデなどが見られ、低木層ではシラカシやアオキが優占しています。斜面下部には湧水群が見られ、これによって形成された湿性地には、セキショウが大きな群落をつくっています。

渓谷林の上流側には交通量の非常に多い環状八号線が位置しており、さらにその上流部には東急大井町線が通っています。そのほかの周辺は住宅地や野毛山公園などに囲まれており、緑の多い地域となっています。また、下流には丸子川が流れ、さらに下ると、多摩堤通りを隔てて多摩川が位置しています。