A Battonyától 8 kilométerre északra fekvő, teljes területén fokozottan védett, mindössze 21 hektáros Tompapusztai löszgyep kis kiterjedése ellenére a Nemzeti Park egyik legféltettebb részterülete. A felbecsülhetetlen természeti értékekkel bíró, a Száraz-ér egy nehezen megközelíthető kanyarulatában a beszántástól megmenekült területet 1979-ben fedezte fel Csathó András János battonyai muzeológus. Védetté nyilvánítására 1989-ben került sor. Itt található Magyarország legnagyobb összefüggő, zonális helyzetű ősi löszpusztarét állománya, amely egy alföldi löszháton, a Csanádi-háton és nem szikes pusztai környezetben helyezkedik el.
A területen jelenleg 274 edényes növényfaj előfordulása ismert, melyek nagy része kifejezetten a löszpusztarétekhez kötődik. Legjellemzőbb fajai a közönséges borkóró (Thalictrum minus), a koloncos legyezőfű (Filipendula vulgaris) a kunkorgó árvalányhaj (Stipa capillata), a parlagi rózsa (Rosa gallica), a karcsú kerep (Lotus angustissimus), a homoki baltacím (Onobrychis arenaria), a változó gurgolya (Seseli varium), a Degen-aszat (Cirsium eriophorum subsp. degenii), a mirigyes kakascímer (Rhinanthus rumelicus) és a hegyi len (Linum austriacum). A védett fajok közül a pusztai meténg (Vinca herbacea), a gumós macskahere (Phlomis tuberosa) nagy foltjai és az ősszel virágzó apró vetővirág (Sternbergia colchiciflora) található meg a löszgyepben. A területet északkeletről határoló mezsgyéből pedig a kék atracél (Anchusa barrelieri), a horgas bogáncs (Carduus hamulosus), a hengeresfészkű peremizs (Inula germanica) és a Dél-Tiszántúlon különösen ritka szennyes ínfű (Ajuga laxmannii) érdemel említést. Ezek az utóbbi fajok többnyire már csak utak menti keskeny gyepsávokban találhatóak meg a Dél-Tiszántúlon.
A löszgyepes hátak között néhol mélyfekvésű, egykori elhagyott folyómedrek úgynevezett sarlólaposok, húzódnak, a védett réti őszirózsa (Aster sedifolius) nagy tömegével.
A terület a Dél-Tiszántúl védett rovarokban leggazdagabb területe. Hazánkban hat helyen ismert a löszgyepekhez kötődő ráncos gyászbogár (Probaticus subrugosus), a legstabilabb állománya itt található. Szintén kevés helyen fordul elő a Tiszántúlon egyik bennszülött szöcskefajunk, a magyar tarsza (Isophya costata), melynek jelentős állománya él Tompapusztán. A területen élő földikutyák járataiban két olyan bogárfaj is él, melyek hazánkban csak itt található meg, így a földikutya trágyatúró (Onthophagus kindermannni) és a legyezős trágyatúró (Onthophagus parmatus). Ez a két bogárfaj a terület legkülönlegesebb és legértékesebb bogárfaja, a gazdaállat jelenlétét is indikálják.
A Tompapusztai löszgyep egyike a különleges életmódú, Magyarországon jelenleg mindössze tíz helyről ismert magyar földikutya (Nanospalax hungaricus) előfordulási helyeinek.
A löszgyeptől északra sikerült egy nagyobb területet visszagyepesíteni, így az értékes gyep nem közvetlenül szántóval határos. Ide azóta számos ritka növényfaj spontán módon betelepedett és a földikutya is elkezdte benépesíteni a területet.
