Rừng nhiệt đới ẩm ướt là một quần xã sinh vật phong phú nhất về loài, và các rừng mưa nhiệt đới tại châu Mỹ thì phong phú về loài hơn các rừng đất ẩm ướt ở châu Phi và châu Á[1]. Như là một dải rừng mưa nhiệt đới lớn nhất tại châu Mỹ, rừng mưa Amazon có sự đa dạng sinh học không thể so sánh. Khoảng 10% số lượng loài đã biết trên thế giới sống tại rừng mưa Amazon[2]. Nó hợp thành tập hợp lớn nhất các loài động, thực vật còn sinh tồn trên thế giới.

Khu vực này là quê hương của khoảng 2,5 triệu loài côn trùng[3], hàng chục nghìn loài thực vật, và khoảng 2.000 loài chim cùng thú. Tới nay, ít nhất khoảng 40.000 loài thực vật, 3.000 loài cá, 1.294 loài chim, 427 loài thú, 428 loài động vật lưỡng cư, và 378 loài bò sát đã được phân loại khoa học trong khu vực này[4]. Khoảng 20% loài chim trên thế giới sống trong các khu rừng mưa của Amazon. Các nhà khoa học đã mô tả khoảng 96.660-128.843 loài động vật không xương sống chỉ tại mỗi Brasil[5].

Sự đa dạng về loài thực vật là cao nhất trên Trái Đất với một số nhà khoa học ước tính rằng một km² có thể chứa trên 75.000 kiểu cây gỗ và 150.000 loài thực vật bậc cao. Một km² đất rừng mưa Amazon có thể chứa khoảng 90.790 tấn thực vật còn sinh tồn. Sinh khối thực vật trung bình ước đạt 356 ± 47 tấn/ha[6]. Tới nay, ước khoảng 438.000 loài thực vật có tầm quan trọng kinh tế và xã hội đã được ghi nhận trong khu vực với nhiều loài hơn nữa vẫn đang được phát hiện hay lập danh lục[7].

Khu vực lá xanh của thực vật và cây gỗ trong rừng mưa dao động khoảng 25% như là kết quả của các thay đổi theo mùa. Tán lá xanh trải rộng trong mùa khô khi ánh nắng mặt trời là cực đại và sau đó bị thu hẹp lại trong mùa ẩm nhiều mây. Các thay đổi này tạo ra sự cân bằng cacbon giữa quang hợp và hô hấp[8].

Khu vực rừng mưa này cũng chứa một số loài có thể gây ra những mối nguy hiểm cho con người. Trong số các động vật săn mồi lớn nhất có cá sấu Caiman đen, báo đốm Mỹ và trăn anaconda. Trong khu vực sông, các loài cá chình điện có thể phóng ra điện gây choáng hay làm chết người, trong khi cá hổ cũng có thể cắn và làm người bị thương[9]. Hàng loạt loài ếch tên độc tiết ra các chất độc ancaloit ưa mỡ qua thịt của chúng. Tại đây cũng có hàng loạt các loài sinh vật ký sinh và các tác nhân truyền bệnh dịch. Các loài dơi quỷ sinh sống trong các rừng mưa và có thể lan truyền virus bệnh dại[10]. Các bệnh như sốt rét, sốt vàng da và sốt xuất huyết Dengue cũng có thể bị nhiễm phải trong khu vực Amazon.