Naturreservatet inkluderer et markant dalføre i øverste del av nedbørsfeltet til Grytdalsvassdraget. Dette vassdraget er kilde til Tokkevassdraget. Vannskillet går fra Grytdalsklemmen/Trengslet over Mørkvassheia. Et par mindre tjern ved Mørkvasskyrkja renner via et nett av bekker ut i Flåvatn. Dalen har nok opprinnelig hatt navnet «Grotdalen», og grot betyr stein og ur (Per M. Lauvstad, pers. medd.). Dette er viktige komponenter oppunder de bratte lisidene i dalen. Berggrunnen består i all hovedsak av middels- til grovkornet granittisk og granodiorittisk gneis. Sørøst for reservatet ligger et større område med dominans av amfibolitt (det vil si antatt omdannet basalt) og amfibolgneis, men innen reservatet finnes disse kun som en gang av amfibolitt fra Mørkvann til Søndre Grytvatnet og et stykke opp i Tjøsulvheia (Dons og Jorde 1978, Sigmond et al. 1984). Grytdalen ligger i naturgeografisk region Øvre Setesdals og Telemarks skogområder (region 33a) i mellomboreal og sørboreal vegetasjonssone (Dahl et al.1986). Vegetasjonstypene (definert av Larsson et al. 1994) varierer fra røsslyngblokkebærskog på de skrinneste partiene, via blåbærskog og småbregneskog til partier med storbregneskog og høgstaudeskog i sigevannslier og i fuktige søkk. Lågurtskog er dominerende i mer varme lisider. På små, lokalklimatisk gunstige lokaliteter, finnes det innslag av alm-lindeskog. Det er noen små soligene bakkemyrer i lisidene og flatmyrer i dalen (Moe 1994). De største myrene ligger i et smalt bånd langs Grytdalsbekken før denne renner ut i nordre Grytvatn. Store deler av naturreservatet er impediment. Fjell i dagen finnes som store sammenhengende områder høytliggende i reservatet og som blankskurte sva nedover i de bratte sidene mot hoveddalføret. Mange mindre skogbestand klorer seg fast langs slakere partier og i hyller innimellom de nakne svabergene. Dette er hovedsakelig isolerte bestand av uproduktiv og lavproduktiv furuskog. Skoggrensa i dalen er angitt å ligge på 700-720 moh. (Moe 1994). De største sammenhengende områdene med skog finner en i hoveddalføret, langs Grytdalsbekken. Granas innvandringsfront nådde Grytdals-området ca. år 1200 e. Kr. (Høeg 1978, Hafsten 1985). I dag er skogen i Grytdalen grandominert i lavereliggende dalfører. Produktiv skog strekker seg opp fra hoveddalføret i topografiske forkastninger. Sør i området er topografien dramatisk, med store høydeforskjeller over små arealer. Her finnes det høyproduktiv skog i mange markerte kløfter og svært vanskelig terreng. Reservatet er dominert av barskog. Fordelingen av furu og gran både i tresjiktet og som liggende og stående døde stokker blir behandlet et annet sted i denne artikkelen. Et stort innslag av boreale løvtrær gjør seg gjeldende i hele området. Boreale løvtrær kan være herskende i mindre partier, særlig i tilknytning til rasmark, og finnes ellers som spredte trær og grupper i barbestand. Osp og bjørk er de vanligste boreale løvtrærne, mens rogn og selje opptrer mer spredt. Edelløvtrær forekommer i dalføret opp til 750 moh. (Moe 1994). Noen steder er disse forekomstene konsentrerte, men edle elementer forekommer også isprengt i blandingsbestand. Skogen er i varierende grad påvirket. Hogstmetoder som har vært benyttet i området er småflatehogster og bledningshogst. Hogstspor i området stammer fra flere omfattende hogstinngrep. I de mer høytliggende delene er skogen mindre påvirket, men også her er det hogstspor. Urskogsnære miljøer finnes kun som småflekker i svært utilgjengelige deler sør i området (Tjøstulvheia).