Đây là một khu vực đa dạng về sinh học phi thường, là nơi hỗ trợ môi trường sống cho rất nhiều loài dễ bị thương tổn và bị đe dọa, một số trong đó là những loài đặc hữu của rạn san hô.[28][29]

Có tổng cộng 30 loài trong Bộ Cá voi đã được ghi nhận tại rạn san hô Great Barrier bao gồm Cá voi Minke, Cá heo lưng bướu Thái Bình Dương và Cá voi lưng gù. Đây cũng là nơi có một số lượng lớn loài Cá cúi sinh sống.[29][30][31] Hơn 1.500 loài cá sống tại rạn san hô như Cá hề, Cá hồng đỏ hai đốm, Cá hè mõm dài, một số loài Cá hồng và Cá mú chấm.[30][32] Có tổng cộng 17 loài rắn biển sống tại khu vực nước ấm của rạn san hô ở độ sâu tới 50 mét (160 ft), và phố biến ở khu vực phía nam hơn. Đây là nơi sinh sản quan trọng của 6 loài rùa biển gồm Đồi mồi dứa, Rùa da, Đồi mồi, Rùa Quản Đồng, Rùa lưng phẳng và Vích. Đặc biệt, Đồi mồi dứa tại đây có hai quần thể khác biệt về mặt di truyền, một ở phía bắc rạn san hô và một ở phía nam.[33] Có 15 loài Cỏ biển là nguồn thức ăn các loài rùa và cá cúi, đồng thời nó cung cấp môi trường sống có nhiều loài cá. Các chi cỏ biển phổ biến nhất là Halophila và Halodule.[34]

Trong các khu rừng ngập mặn và đầm lầy muối bên bờ biển gần rạn san hô là môi trường sống của Cá sấu nước mặn.[35] Chúng có phạm vi sinh sống rộng nhưng mật độ thấp. Có khoảng 125 loài Cá mập, Cá đuối ó, Cá đuối Skate và Cá mập ma sống trên các rạn san hô.[36][37] Gần 5.000 động vật thân mềm đã được ghi nhận tại Great Barrier trong đó có cả loài Sò tai tượng khổng lồ, sên biển và ốc nón.[30] Có 49 loài Cá chìa vôi, 9 loài Cá ngựa và ít nhất 7 loài ếch sống trên các đảo.[38]

Các rạn san hô và đảo là môi trường kiếm ăn, làm tổ cho 215 loài chim (22 loài chim biển và 32 loài chim lội), bao gồm cả Đại bàng bụng trắng, Nhàn hồng.[30] Khu vực làm tổ tập trung hầu hết ở phía bắc và phía nam rạn san hô với 1,4-1,7 triệu chim bố mẹ.[39][40]

Các hòn đảo của rạn san hô là nơi hỗ trợ cho 2.195 loài thực vật, trong số đó có 3 loài đặc hữu. Các hòn đảo phía bắc với 300 loài thực vật chủ yếu là các cây thân gỗ trong khi 200 loài ở các đảo phía nam có hầu hết là cây thân thảo. Đa dạng nhất là tại Quần đảo Whitsunday với 1.141 loài.[38]

Ít nhất 330 loài Hải tiêu trên hệ thống rạn san hô với đường kính với đường kính từ 1–10 cm (0,4–4 in). Từ 300-500 loài Động vật hình rêu sống trên rạn san hô.[37] Great Barrier là nơi có 400 loài san hô bao gồm San hô cứng và San hô mềm.[30] Ngoài ra là 500 loài Rong biển trong đó có 30 loài thuộc chi Halimeda.