La forêt est essentiellement couverte par de la futaie régulière de pins sylvestre (59 % de la surface totale) mais on y trouve aussi quelques peuplements feuillus réguliers, où le chêne domine, et irréguliers. Au nord du massif, lorsque le pin sylvestre est absent, on trouve de la Hêtraie Chênaie acidiphile à houx, un habitat d'intérêt communautaire, en capacité de s'exprimer. Des inventaires de faunes et de flores ont été effectués dans la forêt et on peut noter, entre autres, la présence de plusieurs espèces de chiroptères rares ou peu communes dans la région et considérées comme quasi-menacées à l'échelle nationale, comme la noctule commune ou la pipistrelle de Nathusius.
La forêt est probablement issue de la régénération naturelle de pins sylvestres qui se situaient en forêt domaniale de Brotonne. Avant d'être une forêt, cet espace était une lande communale où les habitants de la commune faisaient pâturer leurs animaux ou se fournissaient en fougères, bruyères et mousses.
La forêt est marquée à certains endroits par les exploitations des carrières successives. Cela nécessite une restauration du couvert forestier mais cela permet aussi, à certains endroits, de refaire émerger des espèces végétales protégées comme le genêt d'Angleterre. L'exploitation aurait apporté les conditions nécessaires à la germination des graines de cette espèce de milieu ouvert. La forêt de Vatteville-la-Rue a une fonction importante de production de bois, mais elle a aussi vocation à accueillir du public. Plusieurs sentiers pédestres et équestres la traversent et on trouve deux sites d'accueil du public : le moulin de la vallée (au nord) et l'aire de la coutume (à l'ouest).
Afin d'améliorer sa capacité de résilience aux aléas et de servir de refuge à un nombre plus important d'espèces, la préservation de la biodiversité est réfléchie à l'échelle de la forêt entière. Même si la forêt de Vatteville est essentiellement composée de pins sylvestres, le gestionnaire prend soin de laisser un maximum de bois morts, de garder un nombre satisfaisant d'arbres à cavités et de maintenir une mosaïque de milieux pour préserver la faune, patrimoniale ou ordinaire. Le plan d'aménagement de la forêt de Vatteville-la-Rue prévoit d'associer systématiquement un sous-étage feuillu dans les futaies de pins sylvestres afin d'améliorer le recyclage des minéraux, par un apport de litière améliorante, et de permettre le retour d'un cortège d’herbacées ainsi que de la faune associée. Il est également prévu de laisser des zones en libre évolution. Par les pratiques de gestion qui y sont appliquées par l'ONF, mais aussi par les activités qui y sont organisées, nous espérons attirer le public dans cette forêt, pour qu'il puisse mieux l'apprécier et la comprendre.