Hồ Baikal có sự đa dạng sinh học cao là nơi có hơn 1.000 loài thực vật và 2.500 loài động vật, nhưng trên thực tế con số này còn cao hơn đáng kể. Hơn 80% loài động vật tại đây là loài đặc hữu.[33]

Thực vật

Khu vực quanh hồ là nơi có nhiều loài hoa. Trong đó loài Kế đầm châu Âu được tìm thấy ở giới hạn phía đông của hồ.[34] Hầu hết, thực vật thủy sinh có mạch hầu hết không có, ngoại trừ ở một số vịnh cạn dọc theo bờ hồ Baikal.[35] Hơn 85 loài thủy sinh chìm được ghi nhận là có mặt tại đây gồm các Chi Rong đuôi chó, Cỏ đuôi chó, Rong mái chèo, Cỏ Hòa thảo.[32] Các loài xâm lấn như Elodea canadensis đã được đưa đến hồ vào những năm 1950. Thay vì thực vật có mạch, hệ thực vật thủy sinh thường bị chi phối bởi một số loài tảo lục, đáng chú ý nhất là Draparnaldioides, Tetraspora và Ulothrix tại những khu vực nước nông dưới 20 m (65 ft), mặc dù một số loài Aegagrophila, Cladophora và Draparnaldioides cũng có thể được tìm thấy tại khu vực có độ sâu hơn 30 m (100 ft). Ngoại trừ loài Ulothrix thì tất cả các loài khác đều là loài tảo đặc hữu. Có hơn 400 loài tảo cát, sinh vật đáy và sinh vật phù du được tìm thấy trong hồ, một nửa trong số chúng là loài đặc hữu của hồ Baikal, tuy nhiên không có sự chắc chắn về phân loại nhóm của các loài này.

Động vật

Nổi tiếng nhất và được tìm thấy trong khắp vùng hồ là loài Hải cẩu Baikal.[38] Đây là một trong ba quần thể hải cẩu sống hoàn toàn trong khu vực nước ngọt trên thế giới, hai phân loài còn lại của Hải cẩu đeo vòng tại Bắc Âu. Chúng được cho đã di chuyển đến đây từ Bắc Băng Dương hơn 800.000 năm trước, những chú hải cẩu nhỏ da trơn này đã trở thành biểu tượng của vùng di sản thiên nhiên Baikal diệu kỳ. Sự ô nhiễm và nạn săn bắt bởi những người Buryat đã làm giảm phần lớn số lượng loài này. Hiện chỉ còn khoảng 60.000 con đang sinh sống trong hồ, giảm hơn 100.000 con so với vài năm trước. Hải cẩu Baikal hay ẩn náu nên rất khó quan sát. Du khách đến đây thường chọn cách đến thăm vườn nuôi ở Irkutsk hoặc Listvyanka.

Một số loài động vật có vú khác sống ở quanh hồ còn có Gấu nâu Á Âu, Sói Á Âu, Cáo đỏ, Chồn zibelin, Chồn ecmin, Nai sừng tấm Á-Âu, Nai Altai, Tuần lộc, Hoẵng Siberia, Hươu xạ Siberia, Lợn rừng, Sóc đỏ, Marmota, Sóc chuột Siberia, Chuột Lemming, Thỏ núi.[39] Cho đến Sơ kỳ Trung Cổ, loài Bò bison châu Âu có mặt ở phần cực đông của hồ nhưng cho đến ngày nay, chúng đã hoàn toàn biến mất.[40]

Hồ Baikal có 236 loài chim, trong đó có 29 loài là loài chim mặt nước.[41]

Đây cũng là có dưới 65 loài cá bản địa nhưng hơn một nửa trong số chúng là loài đặc hữu.[26][42] Một số loài không được tìm thấy ở bất cứ nơi nào khác trên thế giới như Cá bống nước sâu, Cá mỡ Baikal, Cá bống đầu to.[26][43] Chúng là những loài thuộc Họ Cá bống biển có chiều dài dưới 20 cm (8 in). Đặc biệt là hai phân loài của Cá mỡ Baikal thường sống ở vùng nước sâu từ 100–500 m (330–1.640 ft) nhưng lại có thể tìm thấy ở khu vực nước nông hoặc sâu hơn nhiều so với tầng nước thường thấy chúng. Chúng là loài cá nước ngọt sống sâu nhất thế giới khi xuất hiện gần đáy hồ Baikal. Chúng là nguồn thức ăn chính của loài Hải cẩu Baikal và đại diện cho sinh khối cá lớn nhất trong hồ.[44]

Loài bản địa quan trọng nhất đối với những ngư dân là Cá hồi Omul, một loài Cá hồi trắng đặc hữu. Nó được đánh bắt sau đó đem xông khói và bán ở các chợ quanh hồ. Một loài đặc hữu khác là Cá hồi trắng Baikal, hai phân loài của Cá hồi Thyman, Cá tầm Baikal và đều là những loài quan trọng có giá trị thương mại của lưu vực hồ Baikal.[36][37][45][46]

Hồ Baikal chứa hệ động vật không xương sống đặc hữu gồm động vật phù du, 350 loài và phân loại động vật giáp xác mềm thuộc Amphipoda, Ostracoda (phần lớn đều là loài đặc hữu), 150 loài Ốc nước ngọt (trong đó có 117 loài đặc hữu), 200 loài Giun đốt (160 loài đặc hữu), 18 loài bọt biển (14 loài đặc hữu).