Le site occupe un très large vallon, au fond quasi plat, irrigué par le ruisseau de Large Fontaine qui reçoit le ruisseau de la Fontaine du Grand Zande. Le ruisseau de Large Fontaine se jette dans la Noire Eau qui elle-même conflue avec le Serpont (affluent de la Lomme).
La réserve se trouve sur les assises schisteuses, très pauvres et acides du Gedinnien inférieur (quartzites, phyllades et quartzophyllades). Les couches de base du Gedinnien, au contact des roches cambriennes du 'Massif du Serpont', contiennent de l'or. Elles ont donné naissance à des alluvions plus ou moins aurifères, jadis exploitées par des orpailleurs. D'autre part, à environ 1200 m au nord de la réserve, apparaît l'assise plus riche d'Oignies (Gedinnien inférieur) qui pourrait être à l'origine de l'existence d'eaux plus carbonatées de pH allant jusqu'à 6,2 à certains endroits de la réserve (magnocariçaie à Carex paniculata, par ex.). Ailleurs, le pH de l'eau est d'environ 4,4.
Le substrat est formé de tourbe et de sols minéraux humides. La tourbe a été exploitée jusqu'en 1925-1930 et on rencontre dans la réserve d'anciennes fosses d'exploitation à différents stades de colmatage. La couche de tourbe résiduelle varie de 25-30 cm à 1m.
Le long du ruisseau de Large Fontaine existe une bande de terrains qui ont été remaniés lors de la recherche d'or dans les alluvions du cours d'eau (haldes d'orpaillage).
La végétation des anciennes troufferies de Roumont est très complexe et comprend en particulier:
- une végétation aquatique des ruisselets dominés par Potamogeton polygonifolius;
- une magnocariçaie à Carex paniculata, avec des épiphytes (Magnocaricion);
- une saussaie tourbeuse à Salix cinerea;
- une jonçaie acutiflore où, à côté de Juncus acutiflorus, on note des espèces des prés mouilleux, des espèces des bas-marais, des espèces prairiales, etc. Deux plantes intéressantes y poussent: Dryopteris cristata et Dactylorhiza maculata subsp. elodes (Juncetum acutiflori);
- des bas-marais à Carex canescens et Agrostis canina (Carici canescentis-Agrostidetum caninae) avec Carex rostrata, Comarum palustre, Viola palustris, Carex nigra, Eriophorum angustifolium, Sphagnum apiculatum, ...
- des vasques tourbeuses à Potamogeton polygonifolius et Sphagnum auriculatum;
- une tourbière tremblante à Comarum palustre et Calla palustris;
- des tourbières à sphaignes avec Empetrum nigrum, souvent envahies par la molinie;
- une tourbière boisée par une boulaie pubescente où l'on rencontre Trientalis europaea et Eriophorum vaginatum;
- des landes herbeuses à Nardus stricta et Galium saxatile (Nardion-Galion);
- des landes submontagnardes à callune et airelle (Calluno-Vaccinietum);
- des fourrés de Cytisus scoparius;
- une chênaie pédonculée submontagnarde.
Le site présente un intérêt botanique exceptionnel. Il abrite l'une des seules populations wallonnes de Calla palustris, plante connue de longue date (DURAND, 1907). Mais bien d'autres espèces intéressantes s'y rencontrent ou y ont déjà été notées: Arnica montana, Dactylorhiza incarnata, Dactylorhiza maculata, Dactylorhiza sphagnicola, Drosera rotundifolia, Empetrum nigrum, Juniperus communis, Menyanthes trifoliata, Trientalis europaea, Vaccinium oxycoccos, Dryopteris cristata, Eriophorum vaginatum, Eriophorum angustifolium, Comarum palustre, Carex canescens, Carex paniculata, Carex echinata, Hydrocotyle vulgaris, Montia fontana, Scutellaria minor, Walhenbergia hederacea, de même que 17 espèces de mousses du genre Sphagnum.
Parmi les champignons, la présence de Mitrula paludosa, Geoglossum sphagnophilum, Hygrocybe coccineocrenata et surtout Armillaria ectypa est à relever.
Le site accueille une faune d'une diversité exceptionnelle incluant de nombreuses espèces rares et spécialisées.
L'herpétofaune y est représentée par au moins trois espèces de reptiles et 6 espèces d'amphibiens.
Parmi les oiseaux prestigieux régulièrement observés durant la période de nidification, on compte entre autres la pie-grièche grise (Lanius excubitor), la cigogne noire (Ciconia nigra), le torcol fourmilier (Jynx torquilla). La zone humide est fréquentée comme halte migratoire et en hiver par la bécassine des marais (Gallinago gallinago) et le busard saint-Martin (Circus cyaneus).
L'entomofaune de la tourbière est particulièrement remarquable. On y relève au moins trois espèces de papillons diurnes protégées en Wallonie: le nacré de la canneberge (Boloria aquilonaris), le nacré de la bistorte (Boloria eunomia) et le cuivré de la bistorte (Lycaena helle).
Les odonates comprennent également une série d'espèces très spécialisées comme l'orthétrum bleuissant (Orthetrum coerulescens) et la cordulie arctique (Somatochlora arctica). Jusque dans les années 1990, on observait également une importante population de leucorhine douteuse (Leucorrhinia dubia), qui semble avoir disparu du site suite au comblement des plans d'eau, de même d'ailleurs que l'aeshne des joncs (Aeshna juncea). En revanche, deux libellules rares en Wallonie ont été observées pour la première fois sur le site: le cordulégastre bidenté (Cordulegaster bidentata) en 2011, et la leucorrhine à gros thorax (Leucorrhinia pectoralis) en 2016.
Parmi les autres groupes d'insectes, on signale également divers Carabides peu communs (notamment sur les tertres), l'hémiptère Aphrophoridae Aphrophora major (=alpina) rare en Belgique mais bien représenté dans la réserve sur les bouleaux, et les trichoptères Oxyethira simplex (nouveau pour la Belgique), Limnephilus auricula, Parachiona picicornis et Oligotricha striata (LOCK et al. 2013).
Deux coccinelles inféodées aux landes à bruyères ont été notées récemment sur le site: la coccinelle noire (Exochomus nigromaculatus) et la coccinelle à hiéroglyphes (Coccinella hieroglyphica), toutes deux légalement protégées en Région wallonne.