Suot
Martimoaavan - Lumiaavan - Penikoiden soidensuojelualueella esiintyy ravinteikkuudeltaan ja kasvillisuudeltaan useita erilaisia suotyyppejä. Karujen suotyyppien lisäksi siellä on ravinteikkaan kallioperän vaativia lettoja.
Alueelle ovat tyypillisiä puuttomat nevalakeudet. Silmänkantamatonta avaruutta tarjoavat varsinkin Lumiaapa ja Simoskanaapa. Myllylänaapa ja Kivalonaapa ovat puolestaan pienempiä aapasoita. Järviaapa poikkeaa muista sadeveden varassa elävällä kasvillisuudellaan. Aapasoiden ohella alueella on myös keidassoita. Alueen nimikkosuo, Martimoaapa, on nimestään huolimatta karu keidassuo, jonka keskusta kohoaa laiteiden yläpuolelle.
Vaaramaisemia
Kivalot on yli 100 km pitkä vaarajakso, joka ulottuu Itä-Lappiin asti. Osa siitä, Penikat, kuuluu soidensuojelualueeseen. Kulkija voi ihailla alueen länsiosassa taustalla häämöttäviä Yli-, Keski- ja Ala-Penikan sinisiä siluetteja, jotka muodostavat vaikuttavan kontrastin karulle suomaisemalle. Toisenlaisen, mutta yhtä mieleen jäävän, maiseman tavoittaa Keski-Penikan laen näkötornista kirkkaalla säällä.
Järvi- ja allikkoalue
Soidensuojelualueen helmi on itäosan karu ja ruskeavetinen Martimojärvi sekä sen jatke Pikkujärvi. Kalaisasta järvestä saadaan ahventa, haukea ja lahnaa sekä taannoin istutettua siikaa. Loppukesällä pohjoisranta on satoisa hillapaikka.
Järvien eteläpuolella levittäytyy vaikeapääsyinen rimmikko, Martimojärven allikkoalue, joka on ehkä kesyttömintä alueen luontoa. Allikkoalue on myös herkintä linnustoaluetta, joka on syytä jättää rauhaan lintujen pesimäaikana. Järvien pohjoispuolisesta lintutornista voi tähystää lintuja allikkoalueen suuntaan.
Vanhoja ja nuoria metsiä
Osa Martimoaavan - Lumiaavan - Penikoiden soidensuojelualueen metsistä on arvokasta vanhaa metsää, jossa kasvaa kuusen lisäksi aihkimäntyjä, koivuja ja suuria haapoja. Lähes luonnontilaisia metsiä esiintyy Kivalon vaaranrinteillä ja alueen eteläosissa.
Metsät peittävät myös suoaukeiden välisiä saarekkeita, jotka koristavat suon laakeita piirteitä. Ne ovat tärkeitä elinympäristöjä mm. riistalinnustolle ja -eläimistölle. Alueen pohjoisosien metsäsaarekkeiden puusto on nuorta, sillä niitä on kulotettu 1950 - 60-luvuilla.
Soidensuojelualueeseen kuuluvia nuoria viljeltyjä männiköitä on tarkoitus ennallistaa, jotta niistä tulisi luonnontilaisen kaltaisia ja lajiston kannalta monipuolisempia elinympäristöjä.
Linnut
Linnuston kannalta Martimoaavan - Lumiaavan - Penikoiden soidensuojelualue on valtakunnallisesti merkittävä suokokonaisuus. Se onkin lintujen ja lintuharrastajien paratiisi: Alueella pesii lähes 100 lintulajia. Hyvällä onnella hiljainen kulkija voi havaita mm. erämaiden arkoja asukkeja, kuten kuikan, kaakkurin tai kansallislintumme laulujoutsenen. Myös kurki viihtyy suoaukeilla.
Alueen monipuoliseen petolintukantaan kuuluvat haukoista hiiri-, kana-, mehiläis-, sinisuo-, nuoli-, ampu- ja tuulihaukka. Alueen pöllöjä ovat hiiri-, suo-, lapin- ja helmipöllö sekä huuhkaja. Muusta linnustosta määrällisesti runsaimpia lajeja ovat pajulintu, niittykirvinen, keltavästäräkki ja metsäkirvinen.
Tavi, sinisorsa ja jouhisorsa ovat yleisimpiä sorsia. Myös kanalintuja on alueella runsaasti, joskin vuosittaiset kannanvaihtelut ovat riekolla, teerellä, metsolla ja pyyllä suuria. Metsähanhiparvet houkuttelevat syksyisin alueelle metsästäjiä.
Kasvit
Martimoaavan - Lumiaavan - Penikoiden soidensuojelualueen kasvillisuus edustaa monipuolista suoluontoa. Nevalakeuksilla hallitsevat monet sarat ja rahkasammalet. Penikoiden vaarojen valumavedet tuovat ravinnelisän rinneletoille, joilla tavataan mm. karhunruoho, siniyökönlehti, punakämmekkä, lettovilla, paatsama, kaarlenvaltikka, isotalvikki, rätvänä, äimäsara, keltasara ja ketunlieko.
Alueelle ovat tyypillisiä myös vähälajiset rimpinevat, joiden märissä rimmissä kasvaa mm. raatetta, rimpivesihernettä ja leväkköä. Kituliaat rämemänniköt reunustavat avosoita ja reheviä korpia esiintyy mm. Martimo-ojan ja sen sivupurojen varsilla.
