La Val Pesarina è attraversata da una lunga faglia che scorre lungo l’intera vallata dividendo il versante meridionale da quello settentrionale; il primo appare privo di asperità, morbido e completamente vegetato, il secondo piuttosto aspro e roccioso. Dal punto di vista geologico, in termini generali, la vallata presenta le quote inferiori costituite dai depositi del Permiano Superiore (Formazione del Bellerophon). Su questi depositi poggiano nel versante sud i livelli rocciosi del triassico inferiore (arenarie e marne), mentre in quello nord i depositi di piattaforma prevalentemente carbonatica dell’Anisico e del Ladinico. Nello specifico alla Formazione del Bellerophon seguono le arenarie della Formazione di Werfen (Triassico inferiore), testimonianze di una deposizione in un ambiente di mare poco profondo, cui si accompagnano anche calcari e marne. Dolomie e calcari con livelli marnosi dell’Anisico dimostrano la prevalente formazione di una piattaforma carbonatica, tale condizione si è mantenuta per un periodo piuttosto lungo, ed è oggi manifesta nel grande massiccio della Creta Forata. Le marne e le arenarie che costituiscono il versante sud sono facilmente erodibili e hanno così originato morfologie dolci. Al contrario la piattaforma carbonatica dolomitica è caratterizzata da un lato da una maggiore fratturabilità ad opera degli agenti tettonici, dall’altro una elevata resistenza mineralogica; fattori che hanno condotto alla formazione di quinte rocciose verticali minimamente vegetate dalla dorsale del Monte Pleros alla Cima di Mimoias. Dal punto di vista geomorfologico, inoltre il versante settentrionale presenta un assetto a reggipoggio, facilitando ulteriormente la verticalità e l’asprezza del versante stesso. Un’ulteriore asimmetria tra i due versanti della Val Pesarina è rappresentata dalla massiccia presenza nel versante meridionale della valle di materiale morenico che ha apportato un’elevata fertilità a questi substrati.
Aspetti climatici
Il clima della Val Pesarina rientra nella categoria dei climi subalpini, relativamente freddi e con piogge tendenzialmente equinoziali. Tuttavia è una valle disposta nel senso dei paralleli aperta all’estremità orientale e chiusa in quella occidentale. Tale contesto orografico favorisce l’ingresso delle masse di aria umida in entrata dalla Val Degano comportando precipitazioni di tipo convettivo, che si traducono in una piovosità ben distribuita dalla primavera all’autunno.
Aspetti floristici e vegetazionali
La Val Pesarina, data la sua estensione sia geografica che altitudinale presenta una grande varietà floristica e vegetazionale. Considerando l’area di riferimento, si contano circa 1000 specie di piante vascolari. Va sottolineato che la variabilità ecologica riscontrabile in queste zone ha diverse origini: i) differenza geomorfologica e pedogenetica fra il versante nord ed il versante sud; ii) variabilità climatica con diversi topoclimi di riferimento; iii) posizione geografica, tra la Catena carnica principale e le Prealpi carniche. Tuttavia sul numero di specie hanno influito negativamente gli eventi glaciali del quaternario: la calotta glaciale, ricoprendo interamente la valle non ha permesso il rifugio degli elementi terziari, come avvenuto nelle zone prealpine. Infatti, la flora valligiana, annovera solo tre dei quarantaquattro endemismi regionali.
In questo contesto, il rientro della vegetazione nella valle dopo il periodo Würmiano, segue le limitazioni imposte dal substrato pedologico e dal clima creando una duplice asimmetria tra il fattore storico (le migrazioni) e quello ecologico: il primo lungo l’asse del torrente Pesarina, il secondo contrapponendo il versante nord a quello sud in cui prevale il fattore ecologico (climi di versante) su quello storico. Generalizzando è dunque lecito parlare di un territorio di transizione, colonizzato da specie sia del Sistema endocarnico (centralpico), provenienti dal Sistema carnico centrale, che di quello esocarnico (sudalpico), con piante giunte dai rilievi prealpini. Questa considerazione ha portato ad attribuire la Val Pesarina a un distretto fitogeografico di transizione denominato mesocarnico.
Inoltre il carattere esalpico del versante sud e quello endalpico del versante nord, sono confermati dai tipi di vegetazione rispettivamente insediati. La vegetazione potenziale della Val Pesarina vede, dal fondovalle fino al limite degli alberi, una continuità forestale interrotta solamente dalle alluvioni dei diversi torrenti. In particolare le diversità climatiche e pedologiche dei versanti hanno portato alla presenza di Abieti-piceo-faggeti nel fondovalle e nel versante esposto a nord, con alcune componenti di Piceo-faggeto altimontano. Il versante esposto a sud ha invece favorito l’instaurarsi di formazioni come le pinete mesofile o la faggeta montana tipica mesalpica. Le formazioni pure ad Abete rosso sono da attribuire quasi esclusivamente a rimboschimenti. Tuttavia l’intera valle è stata per lungo tempo interessata da interventi di deforestazione atti all’ottenimento di prati da sfalcio nella parte bassa e pascoli nelle zone in quota. Questa pratica ha portato, nel lungo periodo alla formazione di tipici ambienti prativi secondari dovuti allo sfalcio ed al pascolamento. Alle quote più basse gli aspetti vegetazionali ricadono all’interno degli arrenatereti, ovvero prati magri evoluti destinati alla produzione di fieno. Questi prati vengono solo saltuariamente fertilizzati e per questo mantengono una notevole ricchezza floristica. In questi ambienti tra le specie più comuni si rinvengono: Arrhenatherum elatius, Pimpinella major, Centaurea jacea, Crepis biennis, Knautia arvensis, Tragopogon pratensis, Daucus carota, Leucanthemum vulgare. Più in alto le formazioni prative legate ancora allo sfalcio (e in minor misura al pascolamento) sono rappresentate dai triseteti, dove sono presenti specie come Trisetum flavescens, Heracleum sphondylium, Carum carvi, Polygonum bistorta, Campanula glomerata, Silene dioica, Lilium bulbiferum. Salendo ancora, appena al di sotto del limite degli alberi, i prati sono legati al pascolo e sono localizzati generalmente in prossimità delle malghe e casere. Questi prati sono molto ricchi in nutrienti a causa del costante apporto di sostanza organica; si osserva così una notevole eutrofizzazione e l’ingresso di specie poco appetite dagli animali come Deschampsia cespitosa e Veratrum album. Questi ambienti, essendo secondari e derivando direttamente dall’azione dell’uomo, risentono fortemente dell’abbandono delle tradizionali attività agricole e pastorali; ne consegue che le formazioni prative sono in forte contrazione subendo fenomeni di inorlamento, infeltrimento e incespugliamento che porterà col tempo all’instaurarsi di formazioni boschive, con l’ingresso di specie arboree come il peccio o, più in alto, il larice.
Le formazioni oltre il limite del bosco sono rappresentate dalle praterie alpine, nonchè dalle formazioni a pino mugo nel versante esposto a sud, ed alnete in quello esposto a nord. Le praterie alpine sono formazioni primitive in cui compaiono specie come Carex ferruginea, Carex firma, Sesleria caerulea, Ranunculus hybridus, Anthyllis vulneraria subsp. alpestris, Pulsatilla alpina. Questi habitat sono connessi con altri ambienti con cui formano mosaici, come le spalliere a Dryas octopetala, le mughete, i ghiaioni calcarei e le vallette nivali.
Al di sopra del limite degli alberi è presente inoltre il lariceto che però si riscontra solo nell’alta Val Pesarina, in quanto nel versante nord la morfologia acclive e le formazioni rocciose portano al diretto passaggio dalla Piceo-faggeta alle zone dei megaforbieti e delle praterie alpine, a differenza del versante sud dove sono stati sostituiti dai pascoli.
Infine la dorsale Monte Pleros-cime di Mimoias ospita diverse serie vegetazionali tipiche delle rupi calcaree di alta quota, ghiaioni carbonatici, praterie alpine, vallette nivali e collettori di slavina, non presenti nel versante opposto a causa della differente altitudine e substrato pedogenetico. Per quanto riguarda gli aspetti floristici, all’interno della flora valligiana si annoverano diverse specie notevoli ed assoggettate a varie forme di tutela. Quest’abbondanza di specie pregevoli può essere in buona parte ascritta ad un sistema naturale poco perturbato. Tuttavia l’assenza dell’attività antropica si ripercuote negativamente sugli habitat seminaturali comportando la riduzione e la successiva scomaparsa di prati e pascoli, ambienti con elevata partecipazione di specie notevoli. In merito alle forme di tutela per le specie vegetali che interessano il territorio regionale si ricordano: i) L.R. n. 9 del 23 aprile 2007; ii) Lista Rossa Nazionale del 1992 (modificata dalla Lista Rossa Regionale); iii) Allegato II e Allegato IV della Direttiva 43/92/CEE nota come “Direttiva Habitat”; iv) Appendice 2 della Convenzione di Washington (Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora, 2007) che tutela tout court le specie appartenenti alla famiglia delle Orchidaceae. La Legge Regionale 9/2007 ed il suo relativo regolamento (Reg. n. 74/Pres. Del 20/03/2009) sono sicuramente lo strumento cogente più rilevante per la tutela della flora in Regione FVG. Infatti questi strumenti considerano sia le specie iscritte negli allegati II e IV della Direttiva Habitat (allegato A della LR 9/2007) che le altre specie ritenute meritevoli di tutela per il territorio regionale (allegato B). 
Tra le specie dell’allegato A LR 9/20007, ovvero specie presenti nell’allegato II e IV della Direttiva Habitat, presenti in Val Pesarina troviamo:
Cypripedium calceolus – Scarpette della Madonna: legata ad ambienti ecotonali al margine dei boschi ed arbusteti subalpini. Dal piano submontano al subalpino. Questa specie generalmente rara è stata osservata in molteplici località della Val Pesarina. Tuttavia la non continuità nelle fioriture rende difficile la definizione della distribuzione della specie.
Eryngium alpinum – Regina della alpi: legata ad ambienti di orlo freschi, ai bordi di collettori o nei megaforbieti di alta quota. Dal piano altimontano all’alpino. La specie è stata segnalata per il monte Talm.
Liparis loeselii – Liparide: Questa orchidacea vive in diversi habitat umidi ed è estremamente rara nonché di difficile osservazione. La bibliografia riporta la recente osservazione della specie a Pradumbli.
Physoplexis comosa – Raponzolo di roccia: specie legata a substrati rocciosi carbonatici per lo più freschi. Dal piano submontano al subalpino. La specie è presente lungo tutta la dorsale che limita a settentrione la valle, con predilezione delle parti più occidentali, ovvero laddove le condizioni sono di maggiore continentalità. Un cenno particolare merita una briofita di interesse comunitario ricadente ancora nell’allegato A della LR 9/2007.
Buxbaumia viridis è un muschio molto effimero, tuttavia facilmente riconoscibile, a differenza della quasi totalità delle briofite che, per una corretta determinazione necessitano dell’ausilio di un microscopio. Questa specie è caratterizzata dalla presenza di un grosso sporofito di 4-6 mm e, al contempo, dall’assenza di un vero e proprio gametofito. La formazione delle capsule avviene nel tardo autunno ed è facilmente visibile fino alla sporificazione a tarda primavera. L’ecologia di questa specie è altresi ben definita, in quanto colonizza ceppaie in avanzato stato di decomposizione nei boschi (sia peccete, che faggete) a partire dalla fascia montana. In Val Pesarina questa specie è stata ritrovata nel Bosco del Vallone e presso Casera Mimoias, tuttavia sicuramente la specie è presente anche in altre località della Valle non ancora oggetto di indagine.
Tra le specie di allegato b, ovvero specie vegetali di interesse regionale, presenti in Valle osserviamo: Tutte le orchidacee presenti nella valle in diversi ambienti prativi e di orlo; di questa famiglia, presenti in Val Pesarina, appartengono le specie di diversi generi tra cui Orchis, Ophrys, Platanthera, Nigritella, Listera e Dactylorhiza.
Leontodon alpinum – Stella alpina presente diffusamente sul versante settentrionale della valle, con fioriture generalmente abbondanti.
Digitalis grandiflora – Digitale gialla grande: Pianta di notevoli dimensioni (alta fino a 1 metro) che cresce su radure pietrose e in boschi di latifoglie su suoli argillosi, fino al piano altimontano.
Asphodelus albus – Asfodelo: presente sulle formazioni prative esposte a mezzogiorno fino alla fascia montana.
Lilium bulbiferum – Giglio rosso: presente nei prati inorlati freschi e umidi. Dal fondovalle alla fascia altimontana.
Lilium martagon – Giglio martagone: presente in diversi ambienti dal fondovalle al piano montano, come boschi chiari di latifoglie, boscaglie, prati montani e radure. Primula auricola – Orecchia d’orso: presente su rocce e pareti rocciose generalmente ombrose.
Paradisea liliastrum – Liliastro: presente in prati e pascoli soleggiati del piano montano.