שמורת אלוני אבא כוללת חלק מיחידת נוף אופיינית לגליל התחתון המערבי, בין שפרעם, שער העמקים וציפורי. יחידת נוף זו כוללת גבעות קירטוניות נמוכות המכוסות ביער פארק של אלון תבור, וביניהן עמקים רחבים. השמורה נמצאת מצפון למושב אלוני אבא על שלוש גבעות בשטח כולל של כ - 950 דונם.
מין העץ השולט בשמורה, אלון התבור, מלווה במיני עצים נוספים כאלון מצוי, לבנה רפואי, אלה ארץ ישראלית, חרוב מצוי, אשחר ארץ ישראלי וכליל החורש. הנוף הפתוח האופיניי לטיפוס הצומח, מאפשר התפתחות בתה עשבונית עשירה במיני צמחים, ביניהם שיחים ובני שיח כקידה שעירה, אזוב מצוי ואלת מסטיק, גאופיטים כצבעוני ההרים, כלנית מצויה, נרקיס מצוי ושפתן מצוי ורבים אחרים ומיני עשבוניים.
במפנים הצפוניים מתפתח חורש צפוף בו מתפתחים, בנוסף לעצים, מיני מטפסים כקיסוסית קוצנית, אספרג החורש ופואה מצויה. גיוון זה בנופי הצומח מאפשר גיוון גם במיני בעלי חיים, בעיקר חרקים, זוחלים וציפורי שיר.
מרבית שטח השמורה מצוי תחת משטר רעיית בקר של מושב אלוני אבא. רעיה זו היא חלק מתכנית ממשק של השמורה, ומטרותיה הן מניעת סגירת קטעי שמורה בסבך צומח, שמירה על מגוון מיני צומח ומניעת שרפות. בשטחי הרעיה מצויות חלקות מעקב לבדיקת השפעת הרעיה על הצומח. כן נערך בשמורה ניסוי לבדיקת השפעת דילול החורש על התפתחות העצים והצומח העשבוני.