Naturreservatet dannes av to sammenhengende lave øyer, med en grunn havbukt mellom. Berggrunnen består i hovedsak av kalkrike bergarter fra periodene ordovicium og silur i den geologiske historien. Vegetasjonen er mangfoldig, med mange plantesamfunn som er sjeldne i Norge. Kalkfuruskog og kalktørrenger er dominerende. For øvrig nevnes krattsamfunn, bergknappsamfunn, løvskogfragmenter, skjellsand- og driftvollsamfunn og rikfukteng.

Sentralt for vernet er den store, sammenhengende kalkfuruskogen, den grunne gjørmestrandbukta med sjeldne plantesamfunn og funksjon for fuglelivet, strandenga, kalktørrengene og rikfuktenga.

Kalkfuruskogen på Rambergøya hører til de mest intakte på øyene i indre Oslofjord. Den grunne bukta mellom Gressholmen og Rambergøya med strandeng og sumpområde huser et meget interessant plante- og fugleliv. Strandenga har en stor bestand av dverggylden og strandkryp. For øvrig er sumpstrandområdet med strandrisp, fjøresalturt og saftmeldesamfunn svært sjeldent i landssammenheng.

Bukta, med mudderflaten, er en meget viktig rasteplass for fugl under trekk og fugl som holder til i fjorden finner føde her. Det er også registrert hekking av sjeldne arter.

Øyene bærer spor av tidligere og nåværende bruk. Blant annet påvirkes naturmiljøet av en ekspanderende forekomst av den innførte arten svalerot, Vincetoxicum rossicum, samt stor tilstrømming av besøkende.

Skjøtselplan er under arbeid men det foregår kontinuerlige skjøtsels og tilretteleggingstiltak. Arbeid med bekjempelse av svalerot, kanalisering, slått av fukteng, rydding samt oppdatering av informasjon foregår jevnlig.

Gressholmen nås med rutebåt fra Vippetangen i Oslo