Pirms kūdras ieguves uzsākšanas 1940. gadā Cenas tīrelis bija otrs lielākais purvs Latvijā 10 600 ha platībā, ar četriem izteiktiem augstā purva kupoliem un augstajam purvam tipisku mikroreljefu, ko veido ciņi, ieplakas un grēdas, kā arī purva lāmu labirinti. Kūdras ieguves neskartajās platībās 1999. gadā tika izveidots dabas liegums “Cenas tīrelis” (2 133 ha), 2004. gadā – dabas liegums “Melnā ezera purvs” (317 ha). Dabas liegumi robežojas ar grāvju sistēmām un kūdras laukiem, kuros ir tikusi vai tiek iegūta kūdra.

Cenas tīrelī ir daudz lielāku un mazāku ūdenstilpju, kas veidojušās gan dabiski, gan arī cilvēku darbības ietekmē. Ūdensteces galvenokārt ir cilvēka darbības rezultāts.

Lielākais ezers Cenas tīreļa teritorijā ir Skaista ezers, kas atrodas tīreļa dienvidrietumu daļā, kas, atšķirībā no pārējām tīreļa ūdenstilpēm, pēc izcelsmes ir Baltijas ledus ezera paliku ezers. Tā platība pirms purva grāvju aizsprostošanas LIFE projekta ietvaros bija 18,5 ha, ūdens virsmas absolūtā augstuma atzīme ir aptuveni 11 m virs jūras līmeņa, dziļums – vidēji ap 5 m. Ūdenstilpe ietilpst Lielupes lielbaseinā (ŪTK 2005). Otrs lielākais ezers tīrelī ir Melnais ezers, kas izveidojies vienā no purva kupoliem tīreļa austrumdaļā. Tas ir dabisks distrofs ezers un ietilpst dabas liegumā “Melnā ezera purvs”.

Purvu ezeru veidošanās notikusi laikā, kad koku-grīšļu fitocenozi nomainīja oligotrofā spilvju-sfagnu fitocenozes un intensīvi auga purva kupoli. Ezeru pamatnes veido kūdra, un to gultnes nesasniedz minerālgrunti. Purva ezeriņu dziļums svārstās no 0,5 līdz 2–4 m.

1933. gadā uzsākta purva nosusināšana, izveidojot atklāto meliorācijas tīklu. Tika veidoti līdz 5 m dziļi un 12 m plati grāvji. Ūdeni no purva dienvidrietumu daļas novada uz Cenas upi (Misas upes pieteku). No neskartās purva daļas ūdeni novada grāvji, kas ierīkoti purva izstrādātajā daļā, kā arī tas notiek pa strautu bez nosaukuma un pa Dzilnupīti uz Babītes ezeru.

Cenas tīreļa dabiskā purva teritorijās dominē augstā purva veģetācija, kuras sūnu stāvā uz ciņiem un ieplakās aug Magelāna sfagns (Sphagnum magellanicum) un iesarkanais sfagns (S. rubellum). Tīrelī plaši izplatīts sila virsis (Calluna vulgaris), akstainā spilve (Eriophorum vaginatum), purva dzērvene (Oxycoccus palustris), kā arī sastopama sīkā dzērvene (Oxycoccus microcarpus), apaļlapu (Drosera rotundifolia) un garlapu rasene (D. anglica), polijlapu andromeda (Andromeda polifolia).

Pārejas purvs ir saglabājies tikai nelielās platībās dabas lieguma “Cenas tīrelis” vidusdaļā, reljefa pazeminājumos. Šeit purva veģetācija ir bagātāka ar augu sugām, jo, atšķirībā no augstā purva, te ir sastopami gan augsto, gan zāļu purvu augi, piemēram, šaurlapu spilve (Eriophorum angustifolium), makstainā spilve (E. vaginatum), trejlapu puplaksis (Menyanthes trifoliata), uzpūstais grīslis (Carex rostrata), dūkstu grīlis (C. limosa), polijlapu andromeda, purva šeihcērija (Scheuchzeria palustris) un citi. Sastopamas arī īpaši aizsargājamas vaskulāro augu sugas: pundurbērzs (Betula nana), ciņu mazmeldrs (Trichophorum cespitosum), plankumainā dzegužpirkstīte (Dactylorhiza maculata) un sūnu suga – sfagnu somenīte (Calypogeia sphagnicola). Cenas tīrelī sastopamas 50 Latvijā un Eiropā īpaši aizsargājamas augu sugas, piemēram, pundurbērzs (Betula nana), ciņu mazmeldrs, un dzīvnieku sugas, īpaši nozīmīga putnu teritorija – konstatētas 20 Putnu direktīvas sugas.

Kūdras slāņa vidējais biezums ir 4,3 m, lielākais – 6,8 m. Cenas tīreļa ģeoloģiskās uzbūves griezuma pamatnē ir izsekojams salīdzinoši plāns zemā purva tipa kūdras slānis (apmēram 0,5–1,2 m) virs dūņām vai minerālajiem nogulumiem. To pārsedz ļoti plāns (0,1–0,3 cm) pārejas kūdras slānis, ko savukārt klāj dažādu veidu augstā purva tipa kūdras slāņi. Līdz 3 m dziļumam ir augstā purva tipa sfagnu, spilvju–sfagnu kūdra; sadalīšanās pakāpe – apmēram 10 %. 3–9 m dziļumā ir koku–spilvju–sfagnu kūdra ar sadalīšanās pakāpi – 35%, bet apakšējo slāni veido labi sadalījusies (~ 45 %) zemā purva tipa hipnu–grīšļu kūdra, kas uzkrājusies uz smilts nogulumiem. Kūdras slāņu sagulums visā tīrelī nav vienmērīgs, jo slāņi ir pārvietojušies purva kupolu augšanas un kūdras slāņu plīšanas rezultātā, kā arī to izplatību vietām ziemeļaustrumu daļā ir ierobežojušas kāpu grēdas.

Cenas tīrelis izveidojies Baltijas ledus ezera nevienmērīgas akumulācijas ieplakā, kur pirms vairāk nekā 10 000 gadu bija plašs pazeminājums tikai 6,8 līdz 7,2 m virs jūras līmeņa ar nelielu paaugstinājumu tā malā (9–9,5 m virs jūras līmeņa). Tas, ka ieplakas pamatnes absolūtais augstums ir samērā tuvs jūras līmenim un teritorija atrodas netālu no jūras, izraisīja to, ka Baltijas jūras attīstības stadiju transgresiju laikā ūdens līmeņa celšanās ietekmē purva ieplakas teritorijā bija paaugstinājies gruntsūdens līmenis. Tā rezultātā ieplakā pirms apmēram 6 000 gadu izveidojās pārmitri apstākļi, kas radīja labvēlīgus apstākļus mitrumu mīlošu purva augu izplatībai, veicināja minerālgrunts pārpurvošanos un purva attīstību ieplakā.

Kopš purva izveidošanās tas ir audzis vertikāli un horizontāli un aizņēmis arvien plašāku teritoriju. 20. gs. pirmajā pusē tas bija kļuvis par vienu no lielākajiem augstajiem purviem Latvijā ar labi izteiktu grēdu-slīkšņu mikroreljefu ar lāmām. Cenas tīreļa purva kupoli sasniedz 4–5 m augstumu virs apkārtējā reljefa. Mūsdienās tīreļa lielākajā daļā ir ar grāvjiem norobežoti kūdras ieguves lauki, bet teritorijas ap trijiem purva kupoliem ir saglabājušās ar tipisku augstā purva veģetāciju un mikroreljefu. Divi purva kupoli atrodas dabas liegumā “Cenas tīrelis”, bet trešais – dabas liegumā “Melnā ezera purvs”, kam plīstot izveidojies Melnais ezers.

Pirmie pētījumi Cenu tīrelī uzsākti 1932. gadā, kad profesora Pētera Nomala vadībā veikta apsekošana un purva zondēšana, nosakot kūdras slāņa biezumu un botānisko sastāvu. 1933. gadā uzsākta purva nosusināšana, izveidojot atklāto meliorācijas tīklu ar 5 m dziļiem un 12 m platiem grāvjiem. Rūpnieciska kūdras ieguve uzsākta 1940. gadā, bet to pārtrauca karš. Detāla Cenas tīreļa izpēte 7 245 ha lielā platībā veikta no 1947. līdz 1948. gadam. Purva dienvidu daļā tika sagatavoti kūdras ieguves lauki un uzsākta kūdras ražošana, kā arī tika izveidota Olaines Kūdras fabrika (mūsdienās SIA “Olaines kūdra”). Kūdru pārsvarā iegūst ar frēzpaņēmienu, un tās ieguve joprojām turpinās esošajos kūdras laukos, bet jaunās platībās kūdra netiek iegūta.

1999. gada 15. jūnijā ar Latvijas Republikas Ministru Kabineta noteikumiem Nr. 212. daļu no Cenas purva ziemeļrietumu daļā esošās vēl neskartās teritorijas 2 133 ha platībā noteica par īpaši aizsargājamu dabas teritoriju – dabas liegumu “Cenas tīrelis”. Cenas purva austrumu daļā, otrajā neskartajā purva galā – Melnā ezera purva teritorijā – arī tika ierosināts izveidot dabas liegumu, un 2004. gadā ar Ministru Kabineta noteikumiem Nr. 212. tas tika oficiāli nodibināts, vēlāk, 2005. gadā, kļūstot arī par Eiropas īpaši aizsargājamo teritoriju, tīkla Natura 2000 vietu. Cenas tīrelis iekļauts putniem starptautiski nozīmīgo vietu sarakstā.

Cenas tīrelī tiek izstrādāti vairāki zinātniski pētījumi un Eiropas Komisijas (EK) LIFE programmas projekti izstrādāto teritoriju rekultivēšanai, kā arī projekti hidroloģiskā režīma atjaunošanai ietekmētajās teritorijās, tai skaitā EK LIFE–Daba programmas projekts “Purva biotopu aizsardzības plāna īstenošana Latvijā”. Cenas tīrelī ir ierīkota 5 km gara laipu taka apļa veidā, kas sniedz iespēju apskatīt gan tīreļa teritoriju ar tā dažādo floru, faunu un ainaviski krāšņo un mazām saliņām bagāto Skaista ezeru, gan arī skatīt kūdras ieguves laukus un ieguves procesu. Purva pāriešanai vēl joprojām daļēji lietojami līdz 1915. gadam izbūvētie trīs purvu šķērsojošie ceļi, kas bija paredzēti Pirmā pasaules kara un Otrā pasaules kara tehnikas un armijas transportēšanas vajadzībām.