Nouvelle-Calédonie có nhiều nhóm phân loại độc nhất, đặc biệt là chim và thực vật.[36] Đây là nơi có đa dạng sinh học cao nhất thế giới xét theo km².[36] Trong thực vật học, không chỉ các loài mà là có thể toàn bộ các chi và thậm chí là họ chỉ có duy nhất trên đảo.Tính đa dạng sinh học có nguyên nhân từ dãy núi trung tâm của đảo chính, tạo ra nhiều hốc, cảnh quan và vi khí hậu để các loài đặc hữu phát triển mạnh.[36]

Bruno Van Peteghem vào năm 2001 được trao Giải thưởng Môi trường Goldman do các nỗ lực của ông nhằm bảo vệ hệ sinh thái Nouvelle-Calédonie trước các "thách thức nghiêm trọng" từ đảng RPCR của Jacques Lafleur.[37] Trong một vài khu vực đã có tiến bộ trong giải quyết bảo vệ đa dạng sinh thái của Nouvelle-Calédonie khỏi nạn cháy, phát triển công nghiệp và nhà ở, hoạt động nông nghiệp không bị hạn chế và khai mỏ.[38]

Động thực vật tại Nouvelle-Calédonie bắt nguồn từ các loài tổ tiên bị cô lập tại khu vực khi quần đảo tách khỏi Gondwana hàng chục triệu năm trước.[39] Nouvelle-Calédonie có nhiều loài thực vật hạt trần nhiệt đới đặc hữu hơn so với bất kỳ khu vực tương tự nào trên Trái Đất. Trong số 44 loài thực vật hạt trần bản địa, có 43 loài đặc hữu, trong đó có loài thực vật hạt kín ký sinh duy nhất được phát hiện (Parasitaxus usta).[40] Ngoài ra, trong số 35 loài Araucaria được phát hiện, có 13 loài đặc hữu của Nouvelle-Calédonie.[36] Nouvelle-Calédonie cũng có loài thực vật có hoa phân kỳ sớm nhất của thế giới, đó là Amborella trichopoda, ở tại hoặc gần cơ sở tổ tiên chung của toàn bộ các thực vật có hoa.

Loài dương xỉ lớn nhất thế giới là Cyathea intermedia cũng là loài đặc hữu của Nouvelle-Calédonie. Nó rất phổ biến trên đất có tính a xít, và mọc cao khoảng một mét mỗi năm tại duyên hải phía đông, thường là trên đất hoang hoặc trong rừng thưa. Ngoài ra còn có các loài dương xỉ mộc khác, đáng chú ý là Cyathea novae-caledoniae.[41] Nouvelle-Calédonie cũng là một trong năm khu vực trên thế giới có các loài gỗ sồi phương nam (Nothofagus) bản địa.[40] Nouvelle-Calédonie có kiểu rừng cây bụi riêng trên các vùng đất có chứa kim loại, hầu hết tại phía nam.[35] Đất gồm đá siêu mafic (địa hình mỏ) là nơi trú ẩn cho nhiều loài thực vật bản địa do tại đó có độc và hàm lượng khoáng không phù hợp với hầu hết thực vật ngoại lai.[40]

Nouvelle-Calédonie có một loài quạ nổi tiếng vì khả năng làm công cụ.[42] Những con quạ này nổi tiếng vì có trí não lạ thường và khả năng tạo công cụ để giải quyết vấn đề, làm ra các công cụ phức tạp nhất trong số tất cả các động vật trừ con người.[43] Kagu là loài chim đặc hữu,[44] nhanh nhẹn và có thể chạy nhanh, không biết bay song có thể dùng cánh để leo lên cành cây và hoặc lượn. Đây là thành viên duy nhất còn tồn tại của họ Rhynochetidae, bộ Sếu.[45]

Có 11 loài cá đặc hữu và 14 loài giáp xác mười chân đặc hữu trong các sông hồ của Nouvelle-Calédonie. Một số loài như Neogalaxias chỉ tồn tại trong các khu vực nhỏ.[46] Ốc anh vũ được cho là một hoá thạch sống và liên hệ tới các loài cúc đá bị tuyệt chủng vào cuối thời kỳ Đại Trung sinh, chúng xuất hiện trên vùng biển Thái Bình Dương quanh Nouvelle-Calédonie.[46] Tồn tại đa dạng sinh học mức độ lớn về các loài cá biển trong các vùng biển xung quanh lãnh thổ, trong phạm vi của biển San Hô.

Một số loài tại Nouvelle-Calédonie đáng chú ý do kích thước của chúng: Ducula goliath là loài bồ câu lớn nhất hiện nay; Rhacodactylus leachianus là loài tắc kè lớn nhất thế giới; Phoboscincus bocourti là loài thằn lằn bóng lớn nhất thế giới, được cho là tuyệt chủng song đến năm 2003 lại được phát hiện.[46]