El complejo kárstico de Ojo Guareña es, con sus casi 100 kilómetros de desarollo, el conjunto de cuevas más extenso de la Península Ibérica y puede incluirse entre los diez. mayores del mundo. Además de poseer un indiscutible interés espeleológico, en su interior se han localizado varios santuarios prehistóricos y 53 especies de invertebrados cavernícolas, de los cuales cuatro son nuevas descripciones. En la vertiente meridional de la Cordillera Cantábrica se alza un impresionante cejo rocoso formado por un potente paquete de calizas y dolomías coniacenses, que descansa sobre un impermeable substrato de margas y calizas arcillosas. Los tíos Guareña y Trema se han introducido en el interior de este espeso macizo del Cretácico Superior originando el complejo kárstico de Ojo Guareña.

La vida de los habitantes de esta zona burgalesa - la misma denominación de Sotoscueva es un claro indicador de ello- ha girado desde siempre alrededor de las cuevas. Ojo Guareña es uno de los pocos lugares del mundo en donde todavía es posible seguir con toda claridad, y sin que falte ninguna etapa clave, la evolución de la religiosidad -desde el Paleolítico hasta nuestros días- del hombre occidental. De los 28 lugares de interés arqueológico descubiertos en su interior, destaca por su singularidad la Sala de las Huellas: un conjunto de improntas de pies descalzos dejadas por un grupo humano que se introdujo en la cueva hace, aproximadamente, 15.000 años.

Vegetación
Al igual que otros Espacios de la R.E.N. esta zona se encuentra a caballo entre la Región Eurosiberiana y la Mediterránea. En líneas generales posee unas formaciones vegetales naturales bien conservadas, aunque el intenso proceso de antropización ha supuesto una considerable transformación del territorio. Los hayedos se reducen a formaciones de pequeña extensión, localizados en valles umbríos y húmedos en la zona de ladera, asociados a ellos los escasos abedulares son, en muchos casos, una etapa secuencial regresiva del hayedo afectado por incendios. Por el contrario, el encinar ocupa amplias extensiones en la banda meridional del Espacio Natural, en ocasiones constituyendo masas mixtas con el quejigo que aparece formando masas puras en la base de las cuestas calizas que limitan por el Sur la depresión de Espinosa de los Monteros. Los melojares, explotados por el hombre a lo largo de los siglos, presentan en la mayor parte de los casos, diversos estadíos seriales de degradación a favor del matorral. Cuando se trata de masas bien conservadas su sotobosque suele ser rico, apareciendo en él especies como el acebo, el avellano, el espino albar, junto a los melojares existen importantes manchas de roble albar (Quercus petrea), tanto asociado al melojo como puras. El matorral está compuesto por diversas ericáceas (E. cinerea, E. vagans, E. arborea), leguminosas y plantas espinosas (Ulex europaeus, Cytisus scoparius, Genista florida, Genista hispanica). No se pueden olvidar los ecosistemas artificiales constituidos por los pinares de repoblación principalmente de Pinus sylvestris y las plantaciones de chopos que han reducido los antiguos bosques de galería y saucedas.

Fauna
Las distintas especies presentes en este Espacio reflejan su pertenencia a una zona de transición entre la España Atlántica y la Mediterránea, a ello se une la fauna muy particular y específica del Complejo Kárstico de Ojo Guareña. La fauna ictícola está condicionada por la existencia de numerosos ríos y arroyos a lo largo de todo el complejo kárstico, dominando en sus aguas las poblaciones de salmónidos. Los anfibios y reptiles aquí presentes son comunes a otros espacios de la R.E.N.: sapo partero, rana bermeja, tritón alpino, tritón palmeado, culebra viperina, culebra de collar, culebra bastarda, lagarto verde, lagarto ocelado, eslizón tridáctilo, lución, culebrilla ciega, ... son algunas de las especies. Desde el punto de vista ornitológico, este Espacio se configura como una zona de singular interés, especialmente destacable para las aves rapaces (águila real, buitre leonado, alimoche) que aquí nidifican aprovechando los cantiles rocosos labrados por la erosión que ofrecen repisas, abrigos y oquedades aprovechables por ellas. Junto a éstas, otras especies como el pito negro, pico picapinos, pico menor, azor, gavilán, ratonero común, águila culebrera, halcón peregrino, halcón abejero, cárabo, búho real, perdiz roja, codorniz, ... no se pueden olvidar. La diversidad de biotopos se refleja en la distribución de los mamíferos, efecto especialmente notable en la comunidad de micromamíferos, así especies de carácter atlántico (la musaraña tricolor, la musaraña enana, el ratón espiguero, el topillo rojo, ...) conviven junto micromamíferos más indiferentes a las variables climáticas como son el topo común, topo ciego, musgaño patiblanco. Esta diversidad se ve reflejada también en el resto de la comunidad de mamíferos: marta, garduña, gineta, turón, comadreja, gato montés, conejo, liebre, corzo, jabalí, etc. sin olvidar las varias especies de murciélago que utilizan el Complejo Kárstico como área de cría o reposo y refugio invernal. A la fauna citada hay que añadir la particular de esta red de galerías subterráneas, muy específica y que cuenta incluso con algunas especies de invertebrados de nueva descripción; se trata por tanto de una cueva de enorme interés, habiendo sido catalogadas más de 53 especies y subespecies, de las que cuatro especies y dos subespecies son nuevas descripciones.

Geomorfología
El Espacio Natural forma parte de la gran unidad morfoestructural de la Cordillera Cantábrica, que en su sector oriental se caracteriza por la cobertera mesozoica de considerable espesor, plegada y creando formas suaves que enlazan con el Pirineo. En esta cobertera caliza, los procesos de karstificación han sido muy importantes, constituyéndose Ojo Guareña como uno de los mejores exponentes, labrado el complejo en los materiales del Cretácico Superior, afectados por el plegamiento, fallas y fracturas de edad Alpina. Se configura este complejo de cavidades como el de mayor desarrollo de España Ä89 Km. de galeríasÄ. El karst está alimentado por dos ríos: el Guareña que se introduce a través del sumidero conocido como Ojo del Guareña en la potente masa de calizas y dolomías del valle ciego de San Bernabé, y el río Trema que tras cruzar formando un cañón los niveles calizos del Coniaciense medio-superior se sume por una serie de ponors antes de llegar a Cornejo. La red de conductos se instala a favor de la estructura sinclinal de La Mesa en el conjunto calizo-dolomítico Coniaciense que alcanza un espesor de 130 m. Este karst está constituido por dieciocho cavidades (Cueva Palomera, Sima Dolencias, Sima de los Huesos, ...), de las cuales diez están conectadas constituyendo en la actualidad el complejo de Ojo Guareña que se caracteriza por la superposición de pisos inactivos casi colmatados sobre pisos nuevos con gran actividad hidrológica, junto con niveles intermedios que presentan actividad hidrológica esporádica, revelando la existencia de diferentes fases en su evolución.

Paisaje
Conjunto de cuestas que presentan un fuerte resalte topográfico formadas en calizas y dolomías del Cretácico excavadas por los ríos que discurren hacia el Sur. El río Trema y el arroyo de la Hoz atraviesan las presentes calizas para llegar finalmente al río Nela. Los arroyos de Entrambosríos, de Quintanilla y de Cueva, se aúnan para finalmente introducirse en la Sima de Ojo Guareña, desapareciendo de la superficie en un lugar de gran singularidad. A ello se une el componente vegetal, con distintas tonalidades (robledales, hayedos, encinares).

Valores que justifican su declaración
El complejo kárstico de Ojo Guareña constituye un todo, existiendo estrechas relaciones hidrogeológicas entre la mayoría de las cavidades existentes. Pero incluso dentro de esta alta valoración global es de destacar el núcleo del complejo donde se concentra la actividad hidrológica más importante y las características morfológicas de mayor interés, lo cual unido a la penetrabilidad de esta zona, al estar constituida por la compleja red de galerías conectadas que se extienden en varios niveles, con un recorrido total cercano a 90 Km, y a la presencia de esos diversos niveles, algunos de los cuales están fosilizados y otros son hidrológicamente activos, dotan a esta zona del Complejo de un extraordinario interés morfológico, hidrológico, científico y didáctico. Sin olvidar los valores humanos como la ermita-gruta de San Bartolomé, con exvotos y pinturas murales. Además de hallazgos de restos prehistóricos.