Oprindelig var Vallensbæk Mose et stort eng- og moseområde, som strakte sig langs nordøstsiden af Store Vejleå fra Albertslund til den nuværende Køge Bugt Motorvejen. Tidligere dækkede Vallensbæk Mose næsten hele Vallensbæk Kommunes andel af Store Vejleådal. Siden er mosens areal blevet betydeligt indskrænket af tørvegravning, afvanding, opdyrkning og infrastruktur. I 1937 blev Store Vejleås løb forlagt mod vest og det gamle løb erstattet af en afvandingsgrøft. En del af mosen fungerede som losseplads ca. 1960‑72, blev siden til golfbane og er i dag en park. Derudover blev Vallensbæk Sø og Tueholmsøen etableret 1971‑72 som regnvandsbassiner i den nordlige del af mosen. Den sidste rest af den oprindelige Vallensbæk Mose ligger i dag i området syd for Vallensbæk Sø, selv om der er en vis forvirring om afgrænsningen; ikke mindst fordi I/S Vallensbækmose også kalder det område, som de driver ved Tueholmsøen og Vallensbæk Sø, for Vallensbæk Mose.
I dag dækkes Vallensbæk Mose af eng, mose, pilekrat, rørsump og småsøer. Indtil midten af 1900-tallet rummede mosen også fine ekstremrigkær med sjældne planter som mygblomst og melet kodriver. De er for længst forsvundet, og de største botaniske sjældenheder udgøres i stedet af bl.a. stor gyvelkvæler, knoldet mjødurt, gul frøstjerne, pilealant, kløvkrone og strandkvan. Ynglefuglene omfatter især småfugle som nattergal, stillits, grønirisk, bogfinke og gransanger. Om efteråret og vinteren raster en del grågæs og canadagæs samt forskellige andefugle og rovfugle i mosen.
Området der ligger lige syd for motorvejsudfletningen, er formgivet af tegnestuen Ginman, Harboe og Borup fra 1970’erne. Det store forsinkelsesbassin, Vallensbæk Sø, har form som et rektangel med let buede sider, og den kan anvendes til vandski. En lav, bred dæmning afgrænser søen fra de sydligere liggende, lave engarealer, og mod øst blev overskudsjord lagt op til en geometrisk formet bakkeformation. Bevoksningen er varieret og naturpræget med eg, slåen og tjørn, pil og poppel.
På Vejlegårdsvej i kanten af Vallensbæk Mose ligger naturskolen Bækkehuset, som Vallensbæk Kommunes skoler og dagtilbud benytter til undervisning og sociale arrangementer.
De ældste spor efter menneskelig aktivitet i Vallensbæk Kommune er redskabsfund fra Maglemosekulturens jægere fundet i Vallensbæk Mose.
