Der Wilischbach sammelt Regenwasser sowie Schneeschmelze vom Südwesthang des Wilischs und des Hermsdorfer Berges. Einerseits ist die Jahresniederschlagsmenge hier deutlich geringer als etwa im Kammgebiet des Erzgebirges, andererseits entladen sich hier nicht selten recht heftige Sommergewitter. Die Erhebungen der Wendischcarsdorfer Verwerfung zwingen feuchtwarme Luft zum Aufsteigen ("Konvektion"), und gleichzeitig treffen hier mitunter verschieden warme Luftmassen aufeinander. Aus den daraus folgenden Regengüssen folgt eine stark schwankende Wasserführung des Wilischbaches.
Das Wasser wird zunächst in einer Teichkette südöstlich von Hermsdorf gespeichert. Einige dieser Teiche wurden erst in den 1990er Jahren wieder hergerichtet und seither zur Fischzucht genutzt. Diese Fischwirtschaft sowie die Schlammeinträge von den angrenzenden Lößlehm-Äckern verursachen eine erhebliche Trübung der Gewässer. Kleine Erlen-Wäldchen wachsen zwischen den Teichen, allerdings ebenfalls erheblich durch Eutrophierung belastet. Zittergras-Segge, Brennnessel und Kleines Springkraut dominieren. Die Feuchtwiesen der flachen Senke galten einstmals als besonders artenreich, doch Überweidung und Nährstoffüberangebot haben vor allem konkurrenzstarke Arten wie Stumpfblättrigen Ampfer gefördert.
Auf dem letzten Drittel seines Weges überwindet der Wilischbach innerhalb eines reichlichen Kilometers rund 50 Meter Höhenunterschied, um schließlich in die Lockwitz zu münden. Die damit verbundene Erosionskraft hat zu einem steilen Einschnitt in die Sandsteinplatte der Hirschbachheide geführt und dabei mehrere Meter hohe Felspartien freigelegt. Der untere Talabschnitt trägt daher den Namen Wilischgrund, nach der am Talausgang liegenden Teufelsmühle gelegentlich auch Teufelsgrund genannt. Innerhalb des Einschnittes wachsen vor allem Berg- und Spitz-Ahorn, Eschen, Erlen und Fichten. Hier dürfte die Berglandsart Fichte auch von Natur aus zu Hause sein. Weitere Arten, deren Verbreitungsschwerpunkt eigentlich weiter oben im Gebirge liegt, sind Weiße Pestwurz, Wald-Geißbart und Purpur-Hasenlattich. An den nassen Uferbereichen des Wilischbaches gedeihen Wald-Schachtelhalm, Zittergras-Segge und Hain-Gilbweiderich.
Eine naturkundliche Besonderheit im Wilischgrund sind zwei Eisenquellen, die unmittelbar über dem Bach aus dem linken Hang treten. Vor allem im Winterhalbjahr sind die rostfarbenen Quellaustritte deutlich wahrzunehmen. Eisenerzbergbau war in den ersten Jahrhunderten nach der Besiedlung im Ost-Erzgebirge weit verbreitet und für die Herstellung von Werkzeugen aller Art auch sehr wichtig. Vermutlich wurden zunächst solche Austritte eisenhaltigen Wassers aufgesucht. Heute gibt es nur noch wenige so auffällige Eisenquellen wie im Wilischgrund.
Folgendes soll sich einst an der Teufelsmühle zugetragen haben: Nach einem für diese Gegend üblichen Unwetter ist dem Müller das Wehr und das Mühlrad zerschlagen worden. Der Teufel, als Müllerbursche verkleidet, bietet sich an, bis zum ersten Hahnenschrei die Mühle wieder zu errichten. Zum Lohne wollte er des Müllers schönes Töchterlein. Der Müller schließt den Pakt, doch die Müllerin und die Tochter erkennen den Teufel an seinem Pferdefuß. Der Teufel schuftet und glüht vor Liebe, doch zur halben Nacht hat der Hahn den ersten Schrei gemacht. Der Steine fehlten drei - die Wette war verloren was er am Abend hat geschworen. Vor Wut sprang der Teufel in einem Satz auf den kleinen Wilisch und fuhr dort in die Hölle. An dieser Stelle sind heute noch die "Schwefellöcher" zu finden. Die Mühle war wieder funktionstüchtig, doch die Lücke der drei Steine ließ sich nicht schließen.