Τα Μαύρα Βουνά βρίσκονται στο βόρειο τμήμα της προστατευόμενης περιοχής, κάτω από τη λιμνοθάλασσα Άραξος και δίπλα από τη λιμνοθάλασσα Πρόκοπος.

Το όνομα τους το πήραν εξαιτίας της χαρακτηριστικής μαύρης όψης της βλάστησης όταν τα παρατηρεί κανείς από μακριά. Έχουν ύψος που φτάνει τα 240 μέτρα και αποτελούνται από συμπαγή ασβεστολιθικά πετρώματα με εμφανίσεις μητρικού πετρώματος.

Το μεγαλύτερο μέρος του όγκου των λόφων αυτών καλύπτεται από αραιά δάση ήμερης βελανιδιάς (Quercus macrolepis), από χαμηλή βλάστηση αειφύλλων – πλατύφυλλων και από φρύγανα.

Πάνω στους ασβεστολιθικούς βράχους φιλοξενούνται ενδημικά της Ελλάδος είδη χλωρίδας όπως η κενταύρια του Nieder
(Centaurea niederi) που συναντάται μόνο εδώ και στα στενά της Κλεισούρας στο Μεσολόγγι. Χαρακτηριστικοί θάμνοι που φύονται στα Μαύρα Βουνά είναι ο σχίνος, το θαμνοκυπάρισσο, η αγριελιά, η κουτσουπιά, η γκορτσιά ενώ από τα φρύγανα απαντάται συχνά η ασφάκα. Η έντονη βόσκηση και οι περιοδικές καλοκαιρινές πυρκαγιές κρατούν την κυρίαρχη βλάστηση θαμνώδη και χαμηλή, αυξάνοντας έτσι το ποσοστό των φρυγάνων.

Οι ασβεστολιθικοί όγκοι των Μαύρων Βουνών είναι οι κύριοι τροφοδότες του δάσους σε γλυκό νερό ενώ αποτελούν καταφύγιο για μικρά θηλαστικά και είδη ερπετών, καθώς και θέσεις φωλιάσματος για αρπακτικά πουλιά.