Das NSG beinhaltet großflächige, orchideenreiche Kalkmagerrasen, Laubmischwälder und Streuobstwiesen als Lebensraum seltener, Wärme liebender Tier- und Pflanzenarten, als Lehr- und Forschungsobjekt sowie als stadtnahes Erholungsgebiet. Das NSG ist zu etwa 70 % mit verschiedenen Waldgesellschaften bedeckt und weist viele der gebietstypischen Pflanzengesellschaften, darunter beispielsweise Wolliger Schneeball und Blutroter Hartriegel, auf. Es enthält mit 24 ha die größte Fläche an mosaikartig verteilten Streuobstwiesen, hinzu kommen kleinflächig aufgelassene Weinberge, Stickstoff liebende Stauden- und Ruderalfluren sowie aufgelassenen Steinbrüche. Auf dem westlichen Plateau des Großen Gleisberges sind die bisher als Totalreservat geltenden Waldbereiche mit den einzigen Exemplaren der Flaum-Eiche in Thüringen, als Zone 1 (Verbot jeglicher Bewirtschaftung und Pflege) und Zone 2 (lokale Auslichtungen möglich) ausgewiesen.