La cabecera del río Mesto es un ejemplo representativo de los ríos de baja montaña mediterránea silícea. La reserva queda integrada por dos cauces principales: garganta del Hospital y garganta del Mesto. El régimen hidrológico es pluvial mediterráneo, estacional y sin alteraciones significativas conocidas.
El curso del río, confinado en la mayor parte de su recorrido y de trazado rectilíneo, discurre sobre un relieve de litología variada en el que predominan las pizarras y cuarcitas y en el que hay presencia de depósitos aluviales. El lecho varía entre mixto y aluvial, su estructura longitudinal es de tipo rápidopoza mayoritariamente y cuenta con algunas formas de lecho interesantes como barras o canales de crecida. Predominan los sedimentos gruesos en forma de bloques y cantos, y gravas en menor medida.
La vegetación de ribera, a pesar de haber detectado alguna plantación de eucaliptos, presenta un alto grado de naturalidad y una gran variabilidad. Las principales formaciones riparias son la lorera, la aliseda sudoccidental y el brezal blanco hidrófilo.