נחל חילזון, המנקז את בקעת סכנין, הוא אחד הצפוניים בנחלי הגליל התחתון. בתחום השמורה מתחתר הנחל ויוצר גיא עמוק, הנמוך ב- 150 מ' מהגבעות שבסביבתו.
בגדה הצפונית נמצאים שטחי טרשים חשופים ומצוקיים. בגדה זו נמצאות שתי מערות קרסטיות טבעיות, מערת חילזון תחתית ומערת חילזון עילית, בהן נערכו חפירות ארכיאולוגיות.
בשנת 2008 נמצאו בחפירות אלו ממצאים פרהיסטוריים מרשימים, המלמדים על כך שמערת חילזון תחתית שימשה כאתר קבורה קדום בתקופת התרבות הנטופית (לפני כ- 12 אלף שנה). פרט ייחודי שהתגלה הוא שלד של שמאנית ולצידו מנחות קבורה, היחיד מסוגו שהתגלה עד כה במזרח התיכון.
במערת חילזון עילית לא נמצאו ממצאים ארכיאולוגים. מערה זאת מאוכלסת היום בהמוני עטלפים.
