Il Sito occupa parte dell´alveo dell´ex Lago di Bientina, il più esteso lago della Toscana prosciugato alla fine dell´800, che forma la pianura posta tra i Monti Pisani ad est, le colline delle Cerbaie a ovest e gli abitati Altopascio, Porcari e Capannori a nord e Bientina a sud.
Il bacino idrografico, prima della bonifica tributario dell´Arno, raccoglie alcuni torrenti dei Monti Pisani ed altri provenienti dalle Pizzorne e dalle Cerbaie; tutte le acque confluiscono nel canale Emissario, poco a nord dell´abitato di Bientina, e, passando sotto il letto dell´Arno a San Giovanni alla Vena attraverso la famosa "Botte", raggiungono il mare in prossimità di Livorno.
L´opera di prosciugamento del lago, attuata nel 1859 con la realizzazione dell´Emissario e della Botte d´Arno, è proseguita fino ad oggi con le casse di colmata e con sistemi di pompaggio elettromeccanici, ma non è mai riuscita a distruggere completamente i sistemi ecologici presenti nell´area che avevano reso celebre il Padule di Bientina per la sua ricchezza botanica e faunistica.
Alcune casse di colmata (Bosco Tanali, Bottaccio della Visona), ospitano una serie di habitat e fitocenosi di elevato valore conservazionistico, essendo state di fatto sottratte da oltre un secolo all´agricoltura, ospitando gli antichi habitat perilacuali. Le zone più depresse presentano allagamenti stagionali a volte anche prolungati, dove si vengono a ricreare le condizioni per la sosta di numerose specie di fauna acquatica e per la conservazione di rare specie botaniche.