La ZNIEFF du marais de Belvau occupe un vallon étroit du Plateau de Langres et la base du versant exposé nord en lisière de la forêt feuillue qui l'ensère. Un très beau marais forestier non perturbé, l'un des plus typiques de Haute-Marne, constitue l'essentiel de la végétation de la zone. Couvert d'une végétation palustre dense, localement envahie par les bourdaines, il présente une grande diversité de groupements végétaux. Sa bordure est constituée par une saulaie et par une frange de trembles et de saules. La végétation est très caractéristique et bien adaptée aux conditions particulières du marais tufeux : une trentaine d'espèces s'y rencontrent dont une protégée au plan national, le choin ferrugineux et quatre en Champagne-Ardenne.