Das Naturschutzgebiet Moosmühle bietet ein Mosaik schützenswerter Lebensräume für Pflanzen und Tiere. Auf den Niedermoorböden und dort, wo Grundwasser hoch ansteht, hat sich ein Erlenbruchwald angesiedelt, der weitgehend der natürlichen Vegetation eines solchen Standortes entspricht. Erlenbruch- und Bachauewälder gehören in der Bundesrepublik zu den sehr selten gewordenen Landschafstypen. Den größten Teil der ca. 14 ha großen Waldfläche bilden aber ausgedehnte Laubwälder sowie einige feuchtgründige Fichtenaufforstungen.
Von besonderer Schutzwürdigkeit ist ein Kalkflachmoor in Form eines Davallsegge-Quellmoores. Obwohl es sich dabei nur um kleinflächige Reste eines ehemals ausgedehnten Kalkflachmoorgürtels handelt, beherbergen diese Flächen auch heut noch etliche floristische Besonderheiten wie die Mehlpriemel und verschiedene Orchideenarten.
Einige Feuchtwiesen im Schutzgebiet werden als Streuwiesen genutzt und durch diese regelmäßige Nutzung in ihrem arten- und blütenreichen Zustand erhalten. Typische Feuchtwiesenarten, wie Fieberklee, gewöhnliches Fettkraut und Kelchsimsenlilie sind hier zu finden.
Die Bachläufe im Schutzgebiet sind streckenweise Lebensraum vielfältiger Lebensgemeinschaften. In den im Ostteil des NSG die Bäche säumenden Wiesen zeugen etliche feuchtzeigende Pflanzen sowie Magerkeitszeiger im artenreichen Bachsaum davon, dass es sich um erst in den letzten Jahren intensivierte Feuchtwiesen handelt, die durch eine extensive Nutzung voraussichtlich rasch wieder in artenreiche Extensivwiesen überführt werden können.
Die beiden Weiher mit den angrenzenden Schilfröhrichtbeständen, Großseggenrieden und Hochstaudenfluren bieten für eine Vielzahl von seltenen Wasservögeln ideale Bedingungen als Rast- und Brutplatz. So wird das Schutzgebiet regelmäßig von Eisvogel, Wasseramsel und Graureiher zur Nahrungssuche angeflogen. In den Schilfflächen und Flachmoorbiotopen brüten selten gewordene Arten wie Rohrammer, Teichrohrsänger und Weidenmeise, deren spezielle Habitatansprüche in Form von verschilften Gräben oder Auwäldern hier erfüllt werden. Zur Schutzwürdigkeit trägt weiterhin bei, dass für seltene und gefährdete Wasservogelarten wie Kormoran, Gänsesäger oder Rohrweihe das Naturschutzgebiet Moosmühle als Nahrungsbiotop auf ihrem Zug zur Verfügung steht. Dies ist nur möglich, weil gerade zur Vogelzugzeit zwischen September und April kein Badebetrieb stattfindet und diesen zum Teil sehr scheuen Wasservögeln die gesamte Wasserfläche des Weihers weitgehend ungestört zur Verfügung steht. So ist das NSG über seine Bedeutung als eigenständiger Feuchtgebietslebensraum hinaus von besonderer Bedeutung als Rast- und „Trittstein“biotop des Vogelzuges (Eschachtal) und damit als wichtiger Bestandteil eines überregionalen Lebensraumverbundes.
Am 04. Februar 1991 wurde durch Verordnung des Regierungspräsidiums Tübingen das Gebiet zum Naturschutzgebiet nach dem Naturschutzgesetz erklärt.
Von besonderer Schutzwürdigkeit ist ein Kalkflachmoor in Form eines Davallsegge-Quellmoores. Obwohl es sich dabei nur um kleinflächige Reste eines ehemals ausgedehnten Kalkflachmoorgürtels handelt, beherbergen diese Flächen auch heut noch etliche floristische Besonderheiten wie die Mehlpriemel und verschiedene Orchideenarten.
Einige Feuchtwiesen im Schutzgebiet werden als Streuwiesen genutzt und durch diese regelmäßige Nutzung in ihrem arten- und blütenreichen Zustand erhalten. Typische Feuchtwiesenarten, wie Fieberklee, gewöhnliches Fettkraut und Kelchsimsenlilie sind hier zu finden.
Die Bachläufe im Schutzgebiet sind streckenweise Lebensraum vielfältiger Lebensgemeinschaften. In den im Ostteil des NSG die Bäche säumenden Wiesen zeugen etliche feuchtzeigende Pflanzen sowie Magerkeitszeiger im artenreichen Bachsaum davon, dass es sich um erst in den letzten Jahren intensivierte Feuchtwiesen handelt, die durch eine extensive Nutzung voraussichtlich rasch wieder in artenreiche Extensivwiesen überführt werden können.
Die beiden Weiher mit den angrenzenden Schilfröhrichtbeständen, Großseggenrieden und Hochstaudenfluren bieten für eine Vielzahl von seltenen Wasservögeln ideale Bedingungen als Rast- und Brutplatz. So wird das Schutzgebiet regelmäßig von Eisvogel, Wasseramsel und Graureiher zur Nahrungssuche angeflogen. In den Schilfflächen und Flachmoorbiotopen brüten selten gewordene Arten wie Rohrammer, Teichrohrsänger und Weidenmeise, deren spezielle Habitatansprüche in Form von verschilften Gräben oder Auwäldern hier erfüllt werden. Zur Schutzwürdigkeit trägt weiterhin bei, dass für seltene und gefährdete Wasservogelarten wie Kormoran, Gänsesäger oder Rohrweihe das Naturschutzgebiet Moosmühle als Nahrungsbiotop auf ihrem Zug zur Verfügung steht. Dies ist nur möglich, weil gerade zur Vogelzugzeit zwischen September und April kein Badebetrieb stattfindet und diesen zum Teil sehr scheuen Wasservögeln die gesamte Wasserfläche des Weihers weitgehend ungestört zur Verfügung steht. So ist das NSG über seine Bedeutung als eigenständiger Feuchtgebietslebensraum hinaus von besonderer Bedeutung als Rast- und „Trittstein“biotop des Vogelzuges (Eschachtal) und damit als wichtiger Bestandteil eines überregionalen Lebensraumverbundes.
Am 04. Februar 1991 wurde durch Verordnung des Regierungspräsidiums Tübingen das Gebiet zum Naturschutzgebiet nach dem Naturschutzgesetz erklärt.