I bunden af Holckenhavn Fjord udmunder Vindinge Å og Ørbæk Å. Fjorden nåede med den højere vandstand i stenalderhavets tid op til Bynkel i Ørbæk Å’s dal og helt op til Vindinge i Vindinges Å’s dal. Sidenhen har vegetation, dynd, tørv og aflejring af fint sand fra åerne fyldt dele af fjorden op.
Der er meget artsrige moser og strandenge ved Holckenhavn Fjord og der vokser bl.a. gøgeurt i området. Fjorden er et udmærket område til fuglekig, da der er arter såsom gæs, ænder, svaner, blidshøns, fiskehejre og rørhøg som alle yngler i området. I træktiden er det også muligt at se andre rovfugle i området. Især i de senere år er fiskeørnen blevet en hyppig gæst. I indløbet til Holckenhavn Fjord er der ligeledes forholdsvis store muslinge- banker, som havfuglene i området nyder godt af specielt dykænderne.