Knapp 66 km verläuft die Isar durch den Landkreis Bad Tölz-Wolfratshausen. Sie entspringt im Karwendelgebirge bei Scharnitz, fließt weiter über Mittenwald, Krün, Wallgau und 14 Kilometer weitgehend unverbaut bis Vorderriß. Nach weiteren sechs Kilometern wird sie im Sylvensteinspeicher aufgestaut. Die Strecke führt weiter nach Fall, Lenggries und Bad Tölz. Nach der Ascholdinger und der Pupplinger Au verlässt die Isar nördlich von Icking den Landkreis ins Isartal des Münchner Lands. 233 Kilometer von der Quelle entfernt, mündet die Isar bei Plattling schließlich in die Donau.

Besonders beeindruckend ist der Abschnitt der Isar oberhalb des Sylvensteinspeichers. Obwohl ein großer Teil des Wassers bei Krün in Richtung Walchensee abgeleitet wird, bildet die Isar dort ein weitverzweigtes Flusssystem mit vielen Nebenarmen und zahlreichen Kies- und Sandbänken.
Bei Hochwasser und Starkregen trägt die Isar viel Material mit sich – Sand, Kies und auch Baumstämme. Damit verändert sie ständig ihr eigenes Bett: Kiesbänke werden weggespült, neue Inseln entstehen, andere verschwinden wieder. Der Fluss gestaltet die Landschaft immer wieder neu. Es bilden sich freie, offene Flächen auf welchen zunächst kleine Pflanzen, später auch Sträucher und Bäume wachsen. Doch nichts bleibt lange gleich – beim nächsten Hochwasser beginnt alles von vorn. Genau dieser ständige Wandel macht einen Wildfluss aus.
Auch in tiefergelegenen Flussabschnitten ist diese Dynamik noch vorhanden. Großflächige Umlagerungen finden sich in der Ascholdinger und der Pupplinger Au. 

Die Isar ist, mit Ausnahme des Stadtgebiets von Bad Tölz, europäisches Natura 2000 Schutzgebiet.   
Oberhalb des Sylvensteinspeichers, bis zur Geschiebesperre, liegt die Isar im Naturschutzgebiet Karwendel und Karwendelvorgebirge, dann in den Landschaftsschutzgebieten Sylvensteinsee und Oberes Isartal in den Gemeinden Lenggries und Jachenau sowie im Landschaftsschutzgebiet Isarauen. Nördlich von Bad Tölz bis zur Landkreisgrenze verläuft die Isar im Naturschutzgebiet Isarauen zwischen Schäftlarn und Bad Tölz und teilweise in zwei weiteren Landschaftsschutzgebieten.

Zahlreiche Verbauungen haben das Bild des Wildflusses stark verändert.
1923 ging das Krüner Wehr in Betrieb. Der Großteil des Isarwassers wird zur Stromgewinnung über den Sachensee und Obernachkanal über das Obernacher Kraftwerk zum Walchensee geleitet. Das Walchenseekraftwerk im Gemeindegebiet Kochel ist seit 1924 in Betrieb. Das abgeleitete Wasser und das zurückgehaltene Geschiebe fehlen der Isar auf ihrem weiteren Streckenverlauf. Erst über den Loisachkanal bei Waldram/Wolfratshausen wird zumindest das Wasser wieder zurück in die Isar geleitet.  
Auch das Rissbachwasser wird der Isar entzogen und seit 1951 über einen Stollen dem Kraftwerk Niedernach am Walchensee zugeleitet. 
1959 wurde der Sylvensteinspeicher fertiggestellt. Auch hier wird das Geschiebe oberhalb des Speichersees zurückgehalten. 
Zwischen Sylvensteinspeicher und Bad Tölz befinden sich erste längere Uferverbauungen. Nach Bad Tölz wird die Isar im Tölzer Stausee seit 1961 zur Stromgewinnung aufgestaut. Im weiteren Verlauf befinden sich Uferverbauungen, Begradigungsabschnitte und nur abschnittsweise Umlagerungsstrecken. 
Eine große Herausforderung für das Ökosystem ist zudem der große Besucherandrang auf und an der Isar.  Daher ist es wichtig, die Besucherströme zu lenken und sensible Gebiete und ihre Bewohner zu schützen.

Besonders im Streckenverlauf Sylvensteinspeicher bis Bad Tölz wird versucht, der Flusseintiefung durch das fehlende Geschiebe durch teilweise Einbringung von Geröll per Lkw entgegenzuwirken. 
Uferbefestigungen werden abschnittsweise entnommen bzw. nicht erneuert, um der Isar mehr Freiraum zu geben. Voraussetzung ist, dass Straßen und Bebauungen in Flussnähe bei Hochwasser nicht gefährdet werden.

Isarallianz, gegründet 1993 als Zusammenschluss von Verbänden und Vereinen, um die Isar in einen bestmöglichen naturnahen Zustand zu versetzen. Sie ist für den gesamten Streckenverlauf der Isar zuständig. Mitglieder sind neben dem Landesbund für Vogel- und Naturschutz der Bayerische Kanu-Verband, der Bund Naturschutz in Bayern, der Deutsche Alpenverein, der Landesfischereiverband Bayern, das Münchner Forum und der Verein zum Schutz der Bergwelt.   

Der Landesbund für Vogel- und Naturschutz ist seit den 1970er Jahren an der Isar aktiv. Wichtige Aktionen: Monitoring von Isarvögeln (Flussseeschwalbe, Flussuferläufer, Flussregenpfeifer, Gänsesäger) seit 1970; zwei Gebietsbetreuer an der Isar (Karwendel und Karwendelvorgebirge sowie Moore und Isar im Tölzer Land) und die Hotspot-Koordinationsstelle Isar/Loisach; Leitbild zur touristischen Nutzung, Informationsbeschilderung, Umweltbildung, Führungen und Infostände. 
  
Der Rettet die Isar jetzt e.V. wurde 1974 gegründet. Seither setzt er sich kontinuierlich für ein Restwasser in der Isar und deren Zuflüsse ein. Außerdem kämpft der Verein für eine naturverträgliche Freizeitnutzung an der Isar. Mitglieder sind ein Großteil der an der Isar ansässigen Gemeinden.
  
Isartalverein, gegründet 1902. Verein zum Schutz und Erhalt der Naturschönheiten der Isar. Zu den Projekten zählen u.a. Erwerb von Grundstücken im Isartal, Beweidung in der Pupplinger Au und bei Lenggries, Informationsbeschilderung und ein virtuelles Museum ‚Isargeschichten‘. 
  
Der Landesfischereiverband setzt sich für den Erhalt der naturnahen Isar und der Fischfauna ein. 2015 wurde eine Studie hinsichtlich der Geschiebeweitergabe unterhalb des Kraftwerks Bad Tölz mit Handlungsempfehlungen für die Verbesserung des fischökologischen Zustands erstellt. Der Landesfischereiverband vertritt die Interessen der lokalen Fischereiverbände. Hierzu zählen die Fischereiverbände Lenggries, Bad Tölz und Oberbayern. 
  
Der WWF Deutschland ist im Rahmen des Projekts Alpenflusslandschaften - Vielfalt leben vom Ammersee bis zur Zugspitze seit einigen Jahren an der Isar aktiv. Eine umfangreiche Studie zur Wiederansiedlung von Wildflussarten (Deutsche Tamariske, Uferreitgras, Zwergrohrkolben, Starkbeborstete Sklavenameise) wurde 2017 erstellt. 
Im Projekt Alpenflusslandschaften sind zahlreiche Verbundpartner mit Kleinprojekten an der Isar aktiv. 
  
Isar-Ranger werden vom Landratsamt eingesetzt. Zu ihren Aufgaben zählen: Information von Erholungssuchenden (auch Führungen werden angeboten), Verbotsbestimmungen durchsetzen, Mäharbeiten, Wegmarkierungen und Vogelschutzbeschilderungen. Im Landkreis sind seit April 2018 sechs Isar-Ranger im Einsatz. Sie werden unterstützt von Naturschutzwächtern. Isar-Ranger und Naturschutzwächter sind über das Landratsamt Bad Tölz-Wolfratshausen erreichbar.