Ce vaste bois de près de 500 ha, entièrement privé, est situé à cheval sur les communes de Floreffe et de Fosses-la-Ville. Il est traversé du nord au sud par la route N928 et par quelques chemins et sentiers publics, dont certains sont contestés par le propriétaire. Il s'agit d'un remarquable témoin de forêt ancienne typique du Condroz ardennais, constituée principalement d'une hêtraie acidophile à luzules. Toutefois, le massif a été miné ces dernières décennies par de nombreuses plantations résineuses. On demeure peu documenté sur l'intérêt biologique du site. Au moins trois espèces d'oiseaux d'intérêt communautaire y sont présentes, à savoir le pic noir (Dryocopus martius), la bondrée apivore (Pernis apivorus) et la cigogne noire (Ciconia nigra). Prenant sa source dans le sud du bois, le ruisseau de Floreffe héberge notamment la salamandre tachetée (Salamandra salamandra).
Le Bois du Duc était exclusivement composée de feuillus jusqu'en 1850. Il faisait partie d'un domaine de près de 820 ha acquis par le duc d'Arenberg en 1836.
Durant les années 2000, le site était géré et exploité par la S.A. FORELUX qui délivrait les autorisations de circuler sur les chemins non communaux moyennant une cotisation annuelle.