Im Schlichemtal zwischen Butschhof und Ramsteiner Mühle hat sich der Bach im Laufe von Jahrtausenden ein steiles, windungsreiches Tal in den Mittleren und Oberen Muschelkalk gegraben und dabei eindrucksvolle Felswände aufgeschlosen. Die Schlichemklamm entstand, als der heutige Umlaufberg beim Butschhof, an seiner schmal gewordenen Wurzel durch das Gewässer durchschnitten wurde. Die Laufverkürzung an der Durchbruchstelle bewirkte einen Gefällegewinn von ca. 10 m. Die dadurch erhöhten Erosionskräfte des Wassers hatten zur Folge, dass sich die Schlichem tief in den Muschelkalk einkerbte und zahlreiche Kaskaden und Gumpen schuf.
Die Schlichem entwässert ein Gebiet von nur 106 km² und fließt ca. 40 km weit vorwiegend in westlicher Richtung. Sie mündet bei Epfendorf in den Neckar. Von Tieringen bis Hausen am Tann ist die Landschaft geschützt. Danach tritt die Schlichem in den Opalinus-Ton (Braunjura, Dogger) ein und weitet sich nach Ratshausen, zwischen dem Plettenberg und dem Ortenberg, zum Schömberger Trichter.
Der Bachlauf ist mit seinen zahlreichen Mäandern und deutlich ausgebildeten Prall- und Gleitufern noch weitgehend naturnah. Eisvogel und Wasseramsel lassen sich hier regelmäßig beobachten. Die Waldflächen im Schlichemtal sind größtenteils als Schonwald (gem. LWaldG § 32) ausgewiesen, die waldfreien Tallagen werden überwiegend als Grünland genutzt.
Das Schlichemtal ist Teil des europäischen Schutzgebietsnetzes Natura 2000. Mit insgesamt 216 ha ist es das größte Naturschutzgebiet im Landkreis Rottweil und ein wichtiges Naherholungsgebiet. 1996 wurde es mit dem Kulturlandschaftspreis ausgezeichnet und bietet beste Voraussetzungen für geologische Exkursionen und attraktive Wanderungen.