Comprende più sistemi; la Valle del Fiume Anapo, che nasce sul Monte Lauro, nei Monti Iblei, e sfocia nel porto di Siracusa, la Valle di Pantalica e il torrente di Cava Grande.

All’interno della riserva sono presenti anche due grotte carsiche, la grotta dei pipistrelli e la grotta Trovato. Nei pressi di Ferla è presente il Bosco di Giarranauti.

La ferrovia Siracusa-Vizzini, nella valle dell'Anapo, nei primi del novecento venne costruita una ferrovia che collegava la costa con l'entroterra passando all'interno dell'area di Pantalica. La ferrovia rimase in funzione sino agli anni cinquanta del secolo scorso, poi venne dismessa. Ad oggi restano percorribili le gallerie e alcuni edifici ferroviari dei primi del novecento. Allora vi era persino la fermata del treno Necropoli di Pantalica.

L'Anapo il cui nome, di origine greca, significa "invisibile", nasce nel territorio di Palazzolo Acreide dalle sorgenti di Guffari sul Monte Lauro, e scorre inizialmente in una vallata intensamente erosa, che si allarga e si restringe. All'altezza dell'abitato di Palazzolo, la valle dell'Anapo incomincia ad assumere la caratteristica conformazione a canyon, incassandosi fra strati di rocce dure in cui ha inciso tortuosi meandri dalle ripide e strette pareti, noti come gole di Pantalica. E' in questo tratto, dopo il ponte di Cassano-Ferla e i meandri di contrada Giambra, nel comune di Sortino, che si trova la necropoli di Pantalica, una delle più estese del Mediterraneo con il suo alveare di migliaia di tombe distribuite lungo la parete rocciosa, usata dalla preistoria all'epoca paleocristiana. L'insediamento di Pantalica si è sviluppato sullo sperone alla confluenza tra la valle del torrente Cava Grande e la Valle dell'Anapo; lo sperone è collegato al retrostante altopiano solo mediante uno stretto istmo, la Sella di Filipporto, o "Porta di Pantalica". La vasta scenografia delle distinte necropoli, testimonianze della città protostorica, è scandita da migliaia di tombe a grotticella ricavate nelle pareti rocciose. Le più antiche (la necropoli nord-ovest e la vasta necropili nord) risalgono ai secoli XII-XI a.C., mentre le più recenti (i gruppi laterali di Filipporto e della Cavetta) sono databili ai secoli fra il IX e l'VIII a.C.. Dell'antico abitato sono visibili i resti megalitici del palazzo reale, o anaktoron (VIII secolo a.C.), nel punto centrale del pianoro da cui si dominava la valle, e le fortificazioni della Porta di Pantalica. La città fu fondata da popolazioni indigene pregreche provenienti dalla costa e si sviluppò a cavallo dell'età del Bronzo e della prima età del Ferro. Il nome Pantalica è tuttavia di età bizantina il toponimo antico non è reso noto dalle fonti storiche: secondo alcune ipotesi Pantalica potrebbe identificarsi con l'antica Hybla, principale insediamento dell'area in epoca pregreca.

Confuse con le tombe e con le testimonianze protostoriche sono i resti di tre villaggi e di tre chiesette rupestri ad essi legati: il primo si trova a ridosso della necropoli Cavetta e conta circa 70 abitazioni oltre all’oratorio della grotta del Crocifisso. Il secondo villaggio è posto sotto l`Anaktoron, nella necropoli Sud e ha come centro religioso l`oratorio della grotta di S. Nicolicchio, mentre il terzo e più grande di questi agglomerati rupestri è quello posto tra la necropoli Sud e la sella di Filipporto, composto da più di 150 abitazioni a più stanze e dalla grotta di San Micidiario.

La grotta del Crocifisso La grotta è ubicata lungo in viottolo che porta alla Necropoli Nord. Presenta impianto irregolare tendente al rettangolo e sembra essere composta da due ambienti contigui disposti in modo non assiale. Nella parete di destra si trova l’abside rettangolare.

Nell’abside si trovano resti di una Crocifissione fiancheggiata da una figura femminile, riconoscibile con la Vergine. Lungo le pareti dell’ambiente di sinistra si nota la figura di San Nicola e una Santa Barbara.

La grotta di San Nicolicchio

Il vano rupestre si configura come un oratorio dalla pianta piuttosto complessa. Esso è composto dall’accorpamento di più ambienti (probabilmente scavati in epoche diverse), che risultano come secondari rispetto al vano principale che si sviluppa verso est dove si conclude con una abside centrale e due piccole nicchie ai lati di essa. Purtroppo gran parte dell’apparato decorativo è andato perduto, probabilmente a causa di abrasioni procurate dagli invasori arabi ma, dalle tracce superstiti si possono riconoscere le figure di Sant’Elena e Santo Stefano e di un Santo non identificabile.

Circa la datazione di tali affreschi non sono, però, pochi i problemi di ordine storico e stilistico; l’Agnello e il Messina, però, proprio analizzando una certa rigidezza e secchezza nel modo di rendere il panneggio, suggeriscono di riconoscere in tali affreschi le testimonianze più antiche della pittura rupestre nel Siracusano (VII sec).

La grotta di San Micidiario

Ubicata presso la cosiddetta porta di Pantalica la chiesa è in posizione centrale tra vari vani scavati nella roccia in epoche diverse.

L’oratorio propriamente detto ha pianta rettangolare, si conclude a est con una abside affiancata da due nicchie che simulano le absidi minori, mentre lo spazio riservato ai fedeli è diviso da questo, che si configura come un vero e proprio presbiterio, tramite una iconostasi.

Lungo la parete absidale si notano tracce dei subsellia mentre è particolarmente interessante il soffitto a doppio spiovente, che sembra imitare le coperture delle chiese subdiali.

La decorazione, per quanto adesso frammentaria, era certamente molto ricca, tanto da ornare sia la chiesa che la calotta absidale. Si riconoscono almeno due strati di affresco di cui quello inferiore rossastro e giallo e quello superiore turchino.

Nel catino absidale si intravede la figura del Pantocrator fiancheggiato da due angeli, mentre sulle pareti erano posti in sequenza paratattica dei pannelli ospitanti santi oramai illeggibili eccezion fatta per un possibile San Mercurio