Holmegaards Mose ligger i lavningen nord for Fensmark og er Sjællands største højmose. I slutningen af sidste istid lå der en issø i området. Efterhånden som den omkringliggende dødis smeltede, ændredes området til en almindelig sø i Ældre Dryas for 14.000 år siden. I Præboreal tid for 11.000 år siden lå der stadig en sø i området, men nu med en 200‑300 m bred bræmme af tørvemos mod syd. I midten af Atlantisk tid var søen groet helt til og var blevet en mose omgivet af elleskov. I slutningen af Atlantisk tid for ca. 6.000 år siden begyndte typiske højmoseplanter at indvandre. Efterhånden som tørvelaget voksede i tykkelse, mistede det kontakten til grundvandet, og alt vand og næring til højmosen kommer nu fra nedbøren, hvilket har dannet en hængesæk.
Plantevæksten domineres af en mosaik af tørvemosser og dværgbuske. Mosen er af international betydning, da pollendata fra de mange aflejringer indeholder informationer om områdets geologiske og klimatiske udvikling.
De første tegn på mennesker i området er ca. 9.000 år gamle rester efter Maglemosekulturen. Fra middelalderen har der været gravet tørv i området, og med anlæggelsen af Holmegaard Glasværk i 1825 blev tørvegravningen mere intensiv. Tørvegravningen i mosen stoppede i slutningen af 1940’erne.
I 1987 blev 326 ha af højmosen fredet. En ny fredning på 563 ha i 2006 sikrede, at det blev muligt at påbegynde genopretningen. Mange af de gamle dræn blev derfor lukket. Siden har Naturstyrelsen og Næstved Kommune med to store Life-projekter hævet vandstanden i mosen, fjernet mange af træerne og lukket to store spildevandstilløb.
På højmosefladen vokser hedelyng, klokkelyng og rosmarinlyng, smalbladet kæruld og tuekæruld samt rundbladet og liden soldug. De to insektædende soldug supplerer næringsstofferne fra jordbunden med næring fra de insekter, som de fanger på deres klæbrige blade. I kanten af mosen op mod Fensmark Skov vokser kongebregne.
Insekt- og edderkoppelivet omfatter sjældenheder som bølleblåfugl, foranderlig blåfugl, moserandøje, hedegræshoppe og stor rovedderkop. Mange fugle yngler i mosen, bl.a. trane og rørdrum. Der er offentlig adgang fra Fensmark Skov og Holmegaard Værk.
