A Dévaványai-Ecsegi puszták a Nemzeti Park legnagyobb, egyben legmozaikosabb, szikes gyepek és a Hortobágy-Berettyó folyó által uralt, szántókkal, facsoportokkal tagolt részterülete, mely Dévaványa mellett Ecsegfalva, Túrkeve és Gyomaendrőd határait érinti. Az 1975 óta védettség alatt álló terület 13 085 hektáron őrzi a valamikori Nagy-Sárrét peremterületén fekvő, a folyószabályozásokat megelőzően a Tisza és a Berettyó áradásai által táplált egykori mocsárvidék jellemző élőhelyeinek maradványait, a hozzájuk kötődő jelentős növény- és állatfajokkal. A fokozottan védett részek kiterjedése 2659 hektár.
A Nemzeti Park e részterületének döntő hányada ma pusztai táj, melyen jellegzetes szikespusztai élőhelyeket, a szárazabb termőhelyeken cickórós pusztát, ürmös szikespusztát, kisebb kiterjedésben vakszikeseket, míg a nedvesebb termőhelyeken ecsetpázsitos és hernyópázsitos szikiréteket találunk. A valamikori sziki tölgyesek maradványaként megmaradt szikes erdeirét társulás foltjaiban a védett sziki kocsord (Peucedanum officinale) és réti őszirózsa (Aster sedifolius subsp. sedifolius) jelentős állományai élnek. Az Ördögsánc néven ismert földvár lábánál nemrég került elő, Magyarországon új fajként a keleti sztyepterületek egyik jellemző növényfaja, a pusztai tyúktaréj (Gagea szovitsii). A pusztai térségek országos viszonylatban is jelentős élőhelyei két, világszinten veszélyeztetett ragadozómadárfajnak, a parlagi sasnak (Aquila heliaca) és a kerecsensólyomnak (Falco cherrug).
Különösen értékes része a területnek a Hortobágy-Berettyó és hullámtere. A folyó mintegy 33 kilométeres, a Nemzeti Park területére eső szakasza azon ritka magyarországi folyószakaszok egyike, ahol nem történt meg a kanyarulatok átvágása a folyószabályozások során, így a folyó lassan meanderezve, az ősi mederben folyva hatalmas kanyarokat ír le. A víztér lassú folyású öbleiben számos hínárfajunk él, közülük a védett vízi rucaöröm (Salvinia natans), vízi tündérfátyol (Nymphoides peltata) és csemegesulyom (Trapa natans) nagy tömegben, a nem védett, de mára megritkult sárga vízitök (Nuphar lutea). A partmenti részeken gyékényes, nádas és magassásos állományokat, a folyókanyarulatok által közrezárt zugokban pedig nagy kiterjedésű ártéri kaszálókat találunk.
A térség kiemelkedő értékét jelenti a ma már inkább csak szántókon található, elhagyott folyómeder maradványokban belvizes időszakban megjelenő iszapnövényfajok, melyek valaha a folyók, mocsarak partmenti iszapnövényzetét alkották. Ezeknek a növényeknek a magjai akár ötven évig is képesek elfeküdni a talajban és várják a kedvező csírázási feltételeket, a belvizes éveket. Ezek között számos védett faj található, így a heverő iszapfű (Lindernia procumbens), a pocsolyalátonya (Elatine alsinastrum), melyek 10 cm-es méretűek, míg az apró termetű látonya fajok a talajon fekszenek és kis „telepeket” képeznek: a magyar látonya (Elatine hungaricum), és a háromporzós látonya (Elatine triandra).
Az újabb vizsgálatok eredményeként a Hortobágy-Berettyó gazdag halfaunája további faunaelemekkel bővült. Az ikráit kagylók héjába rejtő, védett szivárványos ökle (Rhodeus amarus) és a vágócsík (Cobitis elongatoides) stabil állományokkal rendelkezik. A folyómenti részek jelentős értéke a Farkas-zugi erdő gémtelepe, ahol a kolóniaalapító szürke gémek (Ardea cinerea) és bakcsók (Nycticorax nycticorax) mellett a jóval ritkább kis kócsag (Egretta garzetta) és üstökösgém (Ardeola ralloides) néhány párja is költ.
A Nemzeti Park e részterülete mai élőhelyi adottságai mellett kiváló feltételeket biztosít a világszinten veszélyeztetett túzoknak (Otis tarda). A Dévaványa térségében élő, a magyarországi állomány egyharmadát adó populáció a védelmi tevékenységnek köszönhetően az elmúlt tíz év során enyhe növekedést mutatott és jelenleg több, mint 500 egyedet számlál. Ez a veszélyeztetett, nagytestű madárfaj a gyepek mellett rendszeresen használja költésre a különböző szántóföldi kultúrákat is, különösen a lucernát és a gabonaféléket.
Az igazgatóság védelmi tevékenysége elsősorban arra irányul, hogy a mezőgazdasági munkákat térben és időben úgy irányítsa, hogy azok ne veszélyeztessék a túzok-fészekaljakat. Ebben a munkában komoly segítséget jelent a helyi gazdálkodók számára támogatást biztosító agrár-környezetgazdálkodási program is. A túzokközpontú gazdálkodás révén csökkent a mezőgazdasági munkák során veszélybe kerülő fészekaljak száma. Azok a fészekaljak, amelyek mégis előkerülnek, az ország minden részéről az igazgatóság dévaványai Túzokvédelmi Állomására kerülnek, ahol biztosítottak a feltételek a keltetéshez, a neveléshez és a visszavadításhoz. A Nemzeti Parkban zajló, elsősorban a túzok igényeihez igazodó élőhelyfejlesztési tevékenységek számos más, az extenzív mezőgazdasági környezethez kötődő fajnak, így többek között a fogolynak (Perdix perdix), a hamvas rétihéjának (Circus pygargus), ugartyúknak (Burhinus oedicnemus) és a réti fülesbagolynak (Asio flammeus) is kifejezetten kedveznek.
A Dévaványai-Ecsegi puszták iránt érdeklődőket a Sterbetz István Túzokvédelmi Látogatóközpont fogadja, melynek kiállítótermei, a túzok, valamint a régi magyar háziállatfajták megfigyelési lehetősége tartalmas időtöltést jelent az idelátogatóknak. A látogatóközponttól indul a Réhelyi tanösvény, melynek másfél kilométeres szakaszán megismerhetők a térség botanikai és zoológiai értékei. Az igazgatóság a Dévaványai-Ecsegi pusztákon a természeti értékek és a táj mélyrehatóbb megismerése érdekében kerékpártúra útvonalakat is kialakított. Ezek az útvonalak érintik a vidék jellegzetes élőhelytípusait, jelentősebb kultúrtörténeti és természeti értékeit. A túrák javasolt kiinduló- és végpontja a Látogatóközpont, ahol kerékpárok bérelhetők az útvonalak bejárásához. A fokozottan védett részek csak kísérővel, illetve engedéllyel látogathatók, főként szakemberek számára.
