Si estende lungo un tratto del fiume Po, poco a valle della confluenza con la Dora Baltea. L’isola di S. Maria è delimitata a sud dall’alveo attivo del fiume Po e a nord dalla Doretta Morta, paleoalveo della Dora Baltea, ora alimentato nel suo tratto iniziale prevalentemente da acque sorgive.

Il territorio è costituito da un ecomosaico comprendente differenti habitat tra loro strettamente connessi e tra i quali si riconoscono alcuni ambienti di interesse comunitario, legati in maggior parte alle zone umide e riparie.

Ospita specie vegetali divenute ormai rarissime nelle zone di pianura come Valeriana dioica, Rumex hydrolapatum, Ophrys apifera, Samolus valerandi.

Di grande rilevanza è la presenza di un dormitorio di ardeidi e di una colonia riproduttiva di fraticello (Sternula albifrons) e sterna comune (Sterna hirundo) e di una garzaia di airone cenerino (Ardea cinerea) e Garzetta (Egretta garzetta). Molto importante è la presenza di una colonia riproduttiva del vespertilio di Blyth (Myotis blythii), Vespertilio di Natterer (Myotis nattereri) e, forse, del vespertilio maggiore (Myotis myotis), che risulta essere la più numerosa dell’Italia nord-occidentale. L’erpetofauna conta 4 specie di rettili e 4 di anfibi, tra le quali risultano di particolare importanza conservazionistica, data la loro distribuzione localizzata in Piemonte, la lucertola campestre (Podarcis siculus), il tritone crestato (Triturus carnifex) e la rana di Lataste (Rana latastei).

La Riserva naturale Isola Santa Maria è dominata dalla Rocca di Verrua Savoia che controlla il fiume Po in sponda destra. La sua posizione strategica le ha assegnato un posto nella storia: la fortezza, che fu determinante per l’affermazione del ducato di Savoia, subì un lungo assedio nel 1705. La cava di marna posta a valle della Fortezza, ora chiusa, è un geosito visitabile: i fossili che si possono ritrovare sono i testimoni del mare che un tempo ricopriva la pianura padana. Il ponte che collega Verrua Savoia a Crescentino, terminato nel 1899, è importante nell’evoluzione del paesaggio, perché ha soppiantato i porti natanti che collegavano le due sponde, potenziando gli scambi commerciali e sociali. Sul ponte passano i Sentieri della libertà, appositamente segnalati e noti per le vicende legate alla Resistenza e lotta partigiana.

La Riserva naturale Isola Santa Maria coincide con la Zona Speciale di Conservazione (ZSC) IT1120023 “Isola di Santa Maria” ed è compresa nella Zona di Protezione Speciale (ZPS) IT1180028 “Fiume Po – tratto vercellese alessandrino”.