Rub'al-Khali có tính đa dạng thực vật rất hạn chế. Tại đó chỉ có 37 loài, 20 loài được ghi nhận trong các nhóm bãi cát chính và 17 loài ở xung quanh rìa ngoài. Trong số 37 loài này, chỉ có một hoặc hai loài là đặc hữu. Thực vật rất rải rác song phân bổ khá đồng đều, có một số gián đoạn gần các đụn cát cằn cỗi. Một số loài thực vật đặc trưng là Calligonum crinitum trên các sườn đụn cát, Cornulaca arabica, Cyperus conglomeratus; các loài phổ biến khác là Dipterygium glaucum, Limeum arabicum, Zygophyllum mandavillei (Mandaville 1986). Chỉ có thể tìm được rất ít cây ngoại trừ tại rìa ngoài (đặc trưng là Acacia ehrenbergiana và Prosopis cineraria). Các loài khác là Calligonum comosum thân gỗ lâu năm và các cây thảo hàng năm như Danthonia forskallii.

Các loài linh dương gazen, linh dương sừng kiếm, mèo cát và thằn lằn đuôi gai nằm trong số các loài thích nghi với môi trường sa mạc và tồn tại trong môi trường khắc nghiệt này, từ các đụn cát đỏ đến cát lún. Hoang mạc là một phần của quần xã sinh vật hoang mạc và đất cây bụi rất khô, và khu vực sinh thái Cổ Bắc giới.

Vùng sinh thái hoang mạc Ả Rập có tính đa dạng sinh học thấp, song có một vài loài cây đặc hữu tại đây. Nhiều loài như linh cẩu vằn, chó rừng và lửng mật bị tuyệt chủng trong vùng này do hoạt động săn bắn, xâm lấn của con người và mất môi trường sống. Các loài khác được tái du nhập thành công như linh dương gazen cát, và được bảo vệ trong một số khu bảo tồn. Tình trạng chăn thả gia súc quá độ, lái xe địa hình, và con người tàn phá môi trường sống là các mối đe doạ chính đối với vùng sinh thái hoang mạc này.