Gołobórz stanowi bardzo ciekawy przykład rzeźby lodowcowej i polodowcowej o specyficznej budowie geologicznej i zróżnicowanych pod względem geomorfologicznym krajobrazach. Znajduje się w obrębie Niecki Mazowieckiej wypełnionej osadami trzeciorzędu, na których zalegają utwory czwartorzędowe. Współczesną, bardzo urozmaiconą rzeźbę terenu stanowią zatem formy polodowcowe przekształcone przez procesy peryglacjalne, które uległy holoceńskim czynnikom rzeźbotwórczym. Do głównych utworów powierzchniowych należą plejstoceńskie gliny i piaski zwałowe oraz piaski żwiry wodnolodowcowe. Osady holocenu reprezentowane są przez eoliczne wydmy paraboliczne i pola piasków przewianych.
Gołobórz znajduje się w strefie moreny czołowej, a wysokości bezwzględne kształtują się na poziomie około 148 do 152 m, przy deniwelacji terenu wynoszącej około 30 m. Teren pochylony jest w kierunku południowym. W jego północnej i środkowej części rozciągają się piaszczyste wydmy o różnych formach morfologicznych, przybierających kształty łuków, paraboli i wałów. Na wschód od nich znajduje się niecka wytopiskowa po martwym lodzie oraz dolina erozyjno- denudacyjna, która tworzy sieć drobniejszych form. W południowej części Obszaru znajduje się taras nadzalewowy rzeki Muchawki. Podłoże glebowe stanowi tu glina zwałowa i słabo przepuszczalne piaski. Prawie 80% obszaru porastają zbiorowiska leśne. Pod względem powierzchni dominują bory mieszane i bory sosnowe reprezentujące pełną skalę wilgotnościową siedlisk, od skrajnie suchych po bagienne. Ponadto występują tu olsy oraz grądy tworzące mozaikę z płatami dąbrów świetlistych. Teren niezalesiony porastają zbiorowiska wrzosowiskowe, murawowe, ziołoroślowe, szuwarowe i zarośla wierzbowe. Północna część Gołoborza stanowi poligon wojsk lądowych, wykorzystywany przez jednostki rozpoznawcze I Warszawskiej Dywizji Zmechanizowanej. Gołobórz to jeden z najciekawszych i najbardziej zróżnicowanych pod względem przyrodniczym i krajobrazowym obszarów na terenie Niziny Południowopodlaskiej. Przez analogię budowy geomorfologicznej i szaty roślinnej porównywany jest z Puszczą Kampinoską. O jego wartości świadczy występowanie siedlisk przyrodniczych reprezentujących bardzo różne wymagania ekologiczne. Skrajnie ubogie i skrajnie suche piaszczyste gleby porasta mozaika roślinności związanej z naturalnym procesem utrwalania wydm śródlądowych. Do największych pod względem powierzchni należą murawy szczotlichowe reprezentujące różne stadia rozwojowe. Towarzyszą im suche wrzosowiska z dominującym wrzosem zwyczajnym nawiązujące swoją fizjonomią i składem gatunkowym do wrzosowisk knotnikowych. Osobliwością przyrodniczą tego terenu są malownicze zarośla jałowca pospolitego. Wysokość niektórych okazów dochodzi do ponad 4 m. Jest to jedyne znane miejsce występowania tego siedliska przyrodniczego w makroregionie. Ostatnie stadium sukcesji na wydmach stanowi suchy bór chrobotkowy. W obrębie Obszaru zajmuje on najwyżej położone fragmenty wydmy. Cechuje go dobrze wykształcona struktura i zróżnicowany wiekowo drzewostan. W runie występują chronione gatunki roślin - goździk piaskowy i paprotka zwyczajna. Ta ostatnia rośnie na bardziej stromych stokach wydmy o wystawie północnej.
Taras nadzalewowy rzeki Muchawki zdominowany jest przez roślinność leśną. Na uwagę zasługują dobrze zachowane grądy subkontynentalne reprezentujące odmianę Mazowiecko- Poleską, zróżnicowaną w obrębie Obszaru na dwa podzespoły: trzcinnikowy i typowy. Lokalne wyniesienia w obrębie grądów porośnięte są przez różnej wielkości płaty ciepłolubnej dąbrowy. Zarówno grądy, jak i dąbrowy cechuje stary 100-120 letni drzewostan oraz większa, niż ma to miejsce w lasach gospodarczych, ilość martwego drewna. Wynika to z istniejącej od 1982 r. ochrony rezerwatowej. Spośród wielu gatunków chronionych i rzadkich regionalnie związanych z mezofilnymi lasami liściastymi rosnących na tym terenie warto wymienić buławnika czerwonego figurującego w Polskiej Czerwonej Księdze Roślin oraz pluskwię europejską, lilię złotogłów i miodownika melisowatego. Posiadają one tu populacje mające bardzo duże znaczenie w skali regionu. Z gatunków zwierząt występujących w obrębie Obszaru na uwagę zasługuje liczna populacja jaszczurki zwinki.

Dane zaktualizowano w 2009 r.

Do najważniejszych czynników zagrażających siedliskom przyrodniczym na terenie Ostoi należy sukcesja. Wydmy śródlądowe z murawami szczotlichowymi, wrzosowiska oraz zarośla jałowca pospolitego ulegają stopniowemu zarastaniu przez sosnę zwyczajną. W perspektywie, w wyniku sukcesji powstaną w ich miejscu silnie zwarte i ubogie młodniki sosnowe. W przypadku ciepłolubnej dąbrowy zagrożeniem jest nadmierny rozwój leszczyny. Jej zwiększający się udział w podszyciu będzie proporcjonalnie powodował wzrost zacienienia dna lasu, co w konsekwencji doprowadzi do stopniowego wycofywania się ciepło i światłolubnych gatunków runa.
Istotnym problemem występującym na terenie Obszaru jest powstawanie dzikich wysypisk śmieci i gruzu oraz wykorzystywanie terenu do jazdy quadami. Nielegalne pozyskiwanie piasku w chwili obecnej ma niewielkie znaczenie, ale potencjalnie jego nasilenie może wzrosnąć.
Nie bez znaczenia są zaburzenia stosunków wodnych będące skutkiem wybudowania na granicy rezerwatu rowu osuszającego. Jego funkcjonowanie spowodowało już degradację torfowiska przejściowego i boru bagiennego oraz wymarcie m.in.: brzozy niskiej, rosiczki okragłolistnej, pływacza średniego i widłaczka torfowego.