La vallée de la Hoëgne naît de la confluence de deux ruisseaux :
- le ruisseau de la Baraque, issu de la Fagne de Herbofaye, au nord de la Baraque Michel;
- le ruisseau de Polleur, provenant de la Fagne de Polleur, au sud du Mont Rigi.
Après un cours le plus souvent sinueux, encaissé et pittoresque, la Hoëgne se jette dans la Vesdre à Pepinster.
Le SGIB ne concerne que le tronçon compris entre Hockay et le pont du Centenaire (là où la rivière, provenant du nord-est, fait un coude de 90° vers le nord-ouest) et le pont de Belle-Hé (ou Belleheid), c'est-à-dire un parcours d'environ 3 km. Le site a été prolongé vers le sud-ouest, le long de l'ancienne voie de chemin de fer de Malmedy qui présente un très grand intérêt géologique.
Géologie : phyllades et quartzites gris-bleu du Cambrien (Revinien). La tranchée de chemin de fer montre des vestiges des dépôts de la transgression marine du Crétacé supérieur. Ces dépôts qui reposent sur le Revinien sont formés de conglomérats, sables glauconitiques, limons résiduels d'âge Campanien et de limons résiduels d'âge Maastrichtien.
Géomorphologie : le cours ancien, de pente faible, de la Hoëgne a été capturé par un ruisseau (qui occupe le cours actuel de la Hoëgne, en aval de Hockai) de pente forte, à la suite d'une érosion régressive. Des pierriers encombrent la vallée de la Hoëgne. Ce phénomène général dans les vallées qui entourent le plateau des Hautes-Fagnes, est dû à des phénomènes de solifluxion qui se sont produits sous climat périglaciaire.
Le tronçon de rivière étudié est très encaissé et la dénivellation est très grande (plus de 150 m sur 3 km). Elle forme des cascatelles dont la cascade Léopold II.
Hydrographie : la Hoëgne reçoit plusieurs ruisseaux dont le ruisseau des Plénisses, dans le parcours qui est retenu ici. Les eaux ne sont pas polluées. Elles sont acides et très pauvres en sels dissous.
Selon des informations datant des années 1990 et antérieures, on rencontre dans la vallée :
a. des chênaies de chêne pédonculé à bouleau (Querceto roboris-Betuletum).
b. des chênaies secondaires mixtes (Luzulo-Quercetum) qui sont des faciès de substitution de la hêtraie à Luzula luzuloides de chêne pédonculé et de chêne sessile. Quercus robur domine sur les sols humides, Quercus petraea sur les sols plus secs. Betula pubescens, B. pendula, Fagus sylvatica, Sorbus aucuparia et parfois Acer pseudoplatanus et Sambucus racemosa forment la strate arbustive.
Suivant les conditions édaphiques, la strate herbacée rassemble :
- Vaccinium myrtillus, Deschampsia flexuosa, Pteridium aquilinum, sur sols relativement secs;
- Molinia caerulea sur sols plus ou moins gleyfiés;
- diverses fougères (Athyrium filix-femina, Dryopteris carthusiana, D. dilatata et espèces hygrophiles (Deschampsia cespitosa, Molinia caerulea, Luzula sylvatica) au niveau des suintements;
- Persicaria bistorta, Lysimachia vulgaris, Equisetum sylvaticum,... sur les petites banquettes alluviales;
- des plages de sphaignes, en bas de pente et dans les suintements. Une espèce rarissime, Sphagnum riparium, est présente dans une aulnaie oligotrophe aux environs de la Cascade Léopold II (il s'agit ici de la quatrième localité wallonne, d'après A. SOTIAUX).
En outre, on note des espèces du Luzulo-Fagion comme Calamagrostis arundinacea, Luzula luzuloides, Polygonatum verticillatum.
c. des hêtraies acidiphiles, très pauvres en espèces.
d. des fragments d'aulnaies oligotrophes marécageuses et tourbeuses ou de boulaies tourbeusesdans les suintements en fond de la vallée ou en bas de pentes.
e. une aulnaie rivulaire discontinue.
f. des plantations de douglas et d'épicéas.
g. des régénérations forestières de feuillus divers dans les coupes à blanc.
La richesse bryologique est très élevée avec au moins 140 espèces dont plus de 50 espèces d'hépatiques, ce qui est exceptionnel pour la Région wallonne. 16 espèces présentes dans la vallée font partie de la liste des hépatiques et mousses nouvelles, méconnuées, rares, menacées ou disparues de Belgique établie par DE ZUTTERE et SCHUMACKER (1984).
Des lichens intéressants se rencontrent : Usnea filipendula, Umbilicaria deusta, Stereocaulon dactylophyllum.
Eunotia vanheuckii, une algue rare, typique des eaux oligo-dystrophes, acides et non polluées a été signalée.