Das kombinierte Natur- und Landschaftsschutzgebiet am Rande des Kraichgau erstreckt sich über die Gemarkungen der Stadt Rauenberg mit den Stadtteilen Rotenberg und Malschenberg sowie den angrenzenden Gemeinden Mühlhausen und Malsch. Mit seiner abwechslungsreichen Landschaft aus Wiesen, Wald und Rebflur umfasst das NSG eine Fläche von ca. 122 ha. Der seit ca. 20 Jahren neu terrassierte Abschnitt der B 39 zwischen Wiesloch und Mühlhausen, durchtrennt das Schutzgebiet nahezu vollständig in Nord-Süd-Richtung (s. Karte des Gebiets).
Auf Grund der vielfältigen Lebensräume verfügt das Gebiet am Eingang der Rauenberger Bucht über ein großes Arteninventar. So bieten die offenen Wiesen und die dichten Waldflächen (Eichen-Hainbuchenwald) am Galgenberg vielen Vogelarten wie z.B. Spechte und Greifvögel (z.B. Turmfalke, Rotmilan) gute Lebensbedingungen. In den angrenzenden Heckenzügen brüten Zaunkönig, Neuntöter und Dorngrasmücke. Als Wiesenbrüter sind Schafstelze und Grauammer erwähnenswert. An den sonnenexponierten Hängen des Galgenbergs finden sich neben Rebflächen ausgedehnte Halbtrockenrasen. Hier wachsen Karthäuser-Nelke, Feld-Mannstreu, Kalk-Aster, Johanniskraut und Helm-Knabenkraut (s. Bildergalerie rechts).
Die historisch gewachsene Kulturlandschaft im Altenbachtal wird von den Talauen des Altenbachs und des Waldangelbachs durchzogen. Teichrohrsänger, Pirol und Eisvogel sind hier zu beobachten. Am Altenbach und Waldangelbach sind die Ufer stellenweise mit Eschen, Schwarz-Erlen, Schwarz-Pappeln und diversen Weidenarten bewachsen. Der auf dem Galgenberg stockende Gemeindewald wird zu einem hohen Anteil aus naturnahen Traubeneichenwäldern und Traubeneichen-Hainbuchenwäldern gebildet. Beide Waldtypen werden den natürlichen Gegebenheiten entsprechend hier auch als potentielle natürliche Vegetation angenommen. Der südwestlich des Waldverbandes gelegene Eichenwald geht aus einer ehemaligen Mittelwaldnutzung hervor. Erwähnenswert ist das Vorkommen der seltenen Elsbeere (Sorbus torminalis), des Speierlings (Sorbus domestica) und der Feld-Ulme (Ulmus minor).
Sehenswert ist auch die benachbarte Burg Rotenberg mit ihrer Parkanlage, einem Schluchtwald, der als Naturdenkmal ausgewiesen ist. Der über einhundert Jahre alte Park mit seinen Quellbecken ist idealer Lebensraum für den Feuersalamander.
Seit 2005 zählt das NSG Altenbachtal und Galgenberg zum Natura 2000-Gebiet "Östringer Kraichgau" (Gebietsnr.: 671834).