Der Donauauwald verbindet Neuburg und Ingolstadt. Er ist einer der bedeutendsten Auwälder Deutschlands. Deshalb wurde das Gebiet auch unter Schutz gestellt. Der Auwald ist eng verbunden mit dem Grund- und Hochwasser. Die wechselnden Wasserstände formen die Flusslebensräume und den Auwald, und bilden unterschiedliche natürliche Lebensräume aus.

Die große Zahl natürlicher Habitate schafft gute Voraussetungen für die Flora und Fauna. Charakteristisch für die Vegetation sind Arten wie die Frühlings-Knotenblume (Leucojum vernum), der Gelbe Frauenschuh (Cypripedium calceolus), die Herbstzeitlose (Colchicum autumnale) und die Stieleiche (Quercus robur). Die Frühlings-Knotenblume zählt in Deutschland zu den gefährdeten Arten, deren Population rückläufig ist. Im Donauauwald Neuburg-Ingolstadt hat sie einen ungestörten Rückzugsort, blüht auf tausenden Quadratmetern und sieht aus wie frisch gefallener Schnee. Das hohe Veilchen (Viola elatior, in Deutschland sehr gefährdet) und das Sumpf-Greiskraut (Senecio paludosus, in Deutschland gefährdet) sind ebenso heimische Arten im Donauauwald.

Der Auwald ist zudem auch ein perfektes Habitat für verschiedene Spezien, wie etwa den Europäischen Bieber (Castor fiber), Rotmilan (Milvus milvus), Halsbandschnepper (Ficedula albicollis) oder den Hirschkäfer (Lucanus cervus). Der Biber als natürlicher Landschaftsgestalter erschafft neue Lebensräume, welche von großer Bedeutung für die Artenvielfalt sind. Das Blaukehlchen (Luscinias svecica) und der Eisvogel (Alcedo atthis) sind ebenfalls im Schutzgebiet zu finden.

Das Überschwemmungsgebiet verbindet zudem Lebensräume mit unterschiedlichen Anforderungen wie etwa feuchte und trocken, magere und nährstoffreiche, sowie offen liegende und bedeckte Flächen. Teile des Waldes bestehen aus magerem Grasland, den sogenannten Brennen. Dies sind ehemalige trockene Kiesbänke, die sich im Sommer stark erwärmen. Pflanzen wie die Hummel-Ragwurz (Ophrys holosericea) oder Insekten wie die Blauflügelige Ödlandschrecke (Oedipoda caerulescens) bevorzugen solche Standorte.

Ein besonderer Teil des Waldes, der „Gerolfinger Eichenwald“, ist aus der Benutzung als „Mittelwald“, Weide- und sogar Ackerland heraus entstanden. Ein „Mittelwald“ ist eine Form der forstwirtschaftlichen Kultivierung. Eichen wurden hauptsächlich als Oberholz verwendet, Sträucher und kleine Bäume wurden regelmäßig als Feuerholz genutzt. Heute wird der Wald auf traditionelle Art und Weise gepflegt und bietet so etwa dem Mittelspecht (Dendrocopos medius) Lebensraum an.