Das Naturschutzgebiet "Gillenbachtal" wurde 1995 ausgewiesen. Schutzzweck ist unter Anderem die Erhaltung und Weiterentwicklung
- eines stadtnahen Bachtales mit einem regional isolierten Vorkommen eines Kalk-Kleinseggenriedes
- eines abschnittsweise naturnahen Fließgewässer-Ökosystems
- kryptogamenreicher Schluchtwald-Fragmente
- artenreicher Laubmischwald- und Gebüsch-Formationen unterschiedlicher Ausprägung und mit hohem Alt- und Totholz-Anteil,
- von Streuobstbeständen mit historischen, einheimischen Obstsorten sowie nährstoffarmen Glatthaferwiesen,
- Halbtrockenrasen-Fragmenten sowie sekundären Kalk-Steilwänden
- eines Lebenstraums seltener und bestandsgefährdeter Tier- und Pflanzenarten, insbesondere Orchideen und Kryptogamen (Sporenpflanzen)
Das Orchideengebiet befindet sich in einem feuchten Hangbereich und unterscheidet sich somit grundlegend von unseren anderen Gebieten auf eher trockenem Kalkmagerasen.