Das 558 ha große Naturschutzgebiet Höltigbaum liegt im Nordosten Hamburgs, an der Hamburger Stadtgrenze zu Schleswig-Holstein. Es besteht aus einem hamburgischen Teil (Wandsbek-Meiendorf und -Oldenfelde) und aus einem schleswig-holsteinischen Teil (Landkreis Stormarn-Stapelfeld).

Offene, großflächige Grasfluren prägen die hügelige Landschaft des Höltigbaums. Ihretwegen wurde er auch schon als "Savanne vor den Toren Hamburgs" bezeichnet. Die Wandse-Niederung durchzieht das Gebiet in öst-westlicher Richtung, so dass das Landschaftsbild äußerst vielgestaltig ist.

Naturräumlich bildet der Höltigbaum mit dem Stellmoorer und dem Ahrensburger Tunneltal ein Einheit, entstanden während der letzten Eiszeit vor ca. 15.000 Jahren. Etwa hier verlief der südwestliche Eisrand der letzten Gletscher. Das Schmelzwasser der Gletscher wurde unter dem Eis hindurchgepresst und grub die besonders formenreichen sog. Tunneltäler in die Landschaft. Heute fließen dort der Stellmoorer Quellfluss und die Wandse, die auf dem Höltigbaum ein Gefälle von über 10 Höhenmetern zurücklegt. Andere glazialmorphologische Formen sind Wallberge (Oser) und Schildrücken (Drumlins), die deutlich in der Landschaft des Höltigbaums zu sehen sind!

Gerade diese Vielfalt der Landschaftsformen führte zu einer besonders großen Artenvielfalt. Die Lebensräume reichen von den offenen Grasfluren mit Verbuschungen, Knicks, Eichenkrattwald, verschiedenartiger Tümpel bis hin zu den feuchten Standorten im Überschwemmungsgebiet der Wandse mit Bruchwäldern. Ihr mosaikartiges Nebeneinander macht den Höltigbaum so reizvoll für Besucher.

Den Erhalt dieser Landschaft mit den ökologisch bedeutenden Offenflächen ist ihrer Vergangenheit als militärischer Übungsplatz zu verdanken. Panzeraktivitäten und Beweidung hielten über Jahre die Flächen offen und schufen immer wieder neue pflanzliche Pionierstandorte. Da in dem Gebiet in der Vergangenheit niemals eine intensive Landwirtschaft mit hohen Düngereinsatz betrieben wurde, finden sich zudem noch viele relativ nährstoffarme Böden. So liegen heute auf den höheren Flächen der Oser und Drumlins einzigartige Trockenrasen mitsamt ihrer spezialisierten und seltenen Flora und Fauna.
Für viele ansonsten in unserer Kulturlandschaft rückläufigen Tierarten wie z.B. die Feldlerche, ist der Höltigbaum ein wichtiges Rückzugsgebiet. Das große Vorkommen des Kammmolches führte zur Ausweisung des NSGs als europäisches Flora-Fauna-Habitat-Gebiet.