Den frodige Pamhule Skov ligger på skråningerne af Haderslev Tunneldal i et bakket terræn med flere bække, der risler gennem kløfter ned mod den indre del af Haderslev Fjord. Skoven indgår i et ca. 750 ha stort sammenhængende skovområde, der strækker sig fra omkring Stevning Dam i nordvest, syd om Hindemade, til Marstrup i sydøst. Selve Pamhule Skov har et areal på 355 ha og afgrænses mod øst af Haderslev Dyrehave, mens den strækker sig vestpå til Hjelmvrå og mod nordvest til skovene Teglholt, Kirkekobbel og Sandkule. Navnet Pamhule refererer til »skoven ved kløften (hulen) i de kuperede (pamp) bakker«, og det er netop de mange bakker, som har givet skoven lov til at udvikle sig, da det kuperede terræn har besværliggjort en landbrugsmæssig udnyttelse.
Næsten hele skoven er løvskov med bøg som det altdominerende træ. Der er dog også en del større bevoksninger med eg samt en smule ahorn i nordvest. Ask findes i de fugtige lavninger og langs Bibæk, mens rødel præger mosearealerne op mod Haderslev Dam. Nåleskoven er begrænset til mindre bevoksninger med nobilisgran i syd samt rødgran og lærk i øst.
Plantelivet består hovedsagelig af muldbundsplanter som løgkarse, lundfladstjerne, guldnælde, alm. bingelurt, storblomstret kodriver og orkidéerne skovhullæbe og rederod. Dertil kommer flere større eller mindre sjældenheder som elfenbenspadderok, kæmpestar, tandrod og uldhåret ranunkel.
Dyrelivet tæller bl.a. løvfrøen, som yngler i vandhuller i de lysåbnedele af området, men ellers er det fuglene, som gør størst væsen af sig. Der er iagttaget næsten 120 forskellige arter i skoven, og blandt de mange ynglefugle er rød glente, natugle, korttået træløber, kernebider, grønspætte og sortspætte. Isfugl yngleri vandløbenes skrænter, og om vinteren er vandstæren en hyppig gæst langs Bibæk. Pamhule Skov indgår i habitat- og fuglebeskyttelsesområdet Pamhule Skov og Stevning Dam.
