Das Waldgebiet Kirchheller Heide grenzt südlich an Oberhausen und Bottrop. Es umfasst auch den Fernewald, den Grafenwald und den Köllnischen Wald. Geologisch erstreckt es sich über die Niederrheinischen Sandplatten zwischen Lippetal im Norden und Emschertal im Süden. Die grundwassernahen Wälder werden von Spechtbach, Rotbach und Schwarzbach durchflossen. Die Bachsysteme zeichnen sich durch eine natürliche Auenvegetation aus. Staueinwirkungen des hoch anstehenden Grundwassers führen vor allem in Muldenlagen zu Versumpfung und Moorbildung und später zu einer typischen Waldvegetation mit einem hohen Anteil an Erlen. Entfernt von den Bachläufen finden sich trockenere Standorte. Die Landschaft in der Kirchheller Heide ist heute in vielen Bereichen insbesondere durch die Auswirkungen der Bergsenkungen einem Wandel unterlegen.

Seit 1974 sind die ersten Waldflächen der Kirchheller Heide im Besitz des RVR, der die Kirchheller Heide naturnah weiterentwickelt. Im Rahmen der naturgemäßen Forstwirtschaft werden die Anteile naturnaher Laubwälder erhöht und die für den Natur- und Artenschutz bedeutsamen Sonderbiotope erhalten. Mittlerweile sind zwei Drittel der Kirchheller Heide mit Laubwald bestanden, darunter viele Buchen-, Eichen-, Erlen und Birkenwälder.

Im Fernewald und Köllnischem Wald konnten sich auch wertvolle alte Laubwälder erhalten. Durch Auskiesung entstanden neue Wasserflächen wie der Heidesee. Heute sind große Teile der Kirchheller Heide aufgrund ihrer hohen Bedeutung für den Naturschutz als Schutzgebiete ausgewiesen.