L'oasi, immersa fra colline e campi coltivati nel bel mezzo della campagna toscana, comprende l'intera superficie di un piccolo lago ed una fascia perimetrale caratterizzata da una lussureggiante vegetazione palustre, colonizzata nel tempo da numerose specie di fauna acquatica. Il lago di Santa Luce fu realizzato dalla Solvay Italia negli anni Sessanta come bacino di raccolta per fronteggiare eventuali incendi negli stabilimenti dell'azienda situati lungo la costa.
Oggi, perfettamente naturalizzato, il lago luccica come una perla preziosa incorniciata dal verde dei boschetti di salice, tamerice, robinia e olmo. I sentieri sono arricchiti da fitti tratti di macchia mediterranea e siepi di rovo, prugnolo, sanguinella, biancospino e rosa canina che in primavera diventano, con violette, pervinche e orchidee selvatiche, gli artefici di uno spettacolo di rara bellezza. Nella parte meridionale dell'oasi incontriamo piccoli boschetti sempreverdi (leccio, lentisco, fillirea) circondati da prati incolti.
L'Oasi LIPU di Santa Luce, con le oltre 150 specie censite, rappresenta un'importante area di sosta per gli uccelli migratori e ogni stagione ha i suoi protagonisti. In inverno il lago si popola di anatre multicolori quali moriglioni, alzavole, germani reali, fischioni, mentre i cormorani danno spettacolo stando posati sui rami degli alberi con le ali spiegate ad asciugare al sole. In estate i canneti si popolano di piccoli uccelli poco appariscenti come l'usignolo di fiume, la cannaiola e il cannareccione, mentre i tipici nidi "a fiasco" del pendolino ondeggiano sulle tamerici e il gruccione dai colori variopinti si insedia nella parte alta del lago.
Al mattino è facile incontrare il gheppio o la poiana in perlustrazione sui campi, oppure la sagoma del falco di palude mentre sorvola il canneto; la notte, invece, entrano in azione il barbagianni, la civetta e gli altri rapaci notturni. Ma la stagione più spettacolare resta la primavera: le colline in fiore fanno da scenario alle parate nuziali dello svasso maggiore, divenuto il simbolo dell'oasi. Anche i migratori compaiono sul lago e lungo le sue rive, soprattutto gli aironi, la nitticora, la garzetta, il tarabusino e l'airone rosso. Non mancano all'appello le specie di bosco come il picchio verde e il torcicollo e i più comuni pettirosso, fringuello, merlo e scricciolo, che trovano rifugio nei boschetti e tra le folte siepi di biancospino, rovo e prugnolo. In un ecosistema come quello del lago vi è un'enorme ricchezza di vita e di diversità biologica dove convivono eleganti libellule, colorate vanesse e grandi sfingi notturne, ma anche rettili e anfibi: dal comunissimo biacco alla più elegante natrice col collare, al coloratissimo rospo smeraldino.
Fra i molluschi spicca l'anodonta, che abita le anse sabbiose del lago le cui acque sono ricche di cavedani, persici sole, anguille e lucci. Più schivi e crepuscolari l'istrice, il riccio e la volpe, che si possono scorgere sui pendii delle colline mentre scendono al lago per bere. Facilmente osservabili invece lungo tutto l'arco della giornata il cinghiale e la nutria. Lungo la sponda meridionale è stato realizzato un sentiero lungo 2 chilometri che conduce ad una schermatura di cannuccia con alcune feritoie per l'osservazione. Ai bambini invece è dedicato il percorso didattico "Il sentiero Racconta" aperto in primavera.
L'Oasi LIPU di Santa Luce dispone di un Centro visite, di un laboratorio didattico e artistico, di una torretta panoramica e di Sentieri natura. Sono in via di realizzazione i capanni di osservazione e la Casa delle farfalle. Divertenti e numerosi gli Eventi natura organizzati durante l'anno: percorso per riconoscere le erbe officinali, concerti di musica classica, feste per i bambini, censimenti didattici, liberazioni di rapaci, corsi di disegno naturalistico.