Khoảng 50% diện tích của Cát Tiên là rừng cây xanh, 40% là rừng tre, 10% là nông trại. Động vật đặc trưng có: voi châu Á, bò tót, gấu chó, gấu ngựa, trâu rừng, hổ, báo hoa mai, báo gấm, nai...Các loài chim của Cát Tiên cũng phong phú đa dạng: đại bàng đen, vịt trời cánh trắng, chim mỏ sừng lớn...Cát Tiên là nơi cư ngụ của 40 loài nằm trong Sách đỏ thế giới, trong đó đặc biệt là loài tê giác một sừng. Cư dân địa phương và người Trung Hoa tin rằng khả năng chữa bệnh của sừng tê giác như thần dược và được mua bán với giá cao trên thị trường (khoảng trên dưới 20.000 USD/sừng).

Ngoài lượng động vật phong phú, Cát Tiên còn là địa bàn của 62 loại lan.[2]

Cát Tiên cũng được UNESCO công nhận là "Khu dự trữ sinh quyển thế giới"[3]. Ngày 4 tháng 8 năm 2005, Ban Thư ký Công ước Ramsar công nhận Hệ đất ngập nước Bàu Sấu là Khu Ramsar thứ 1.499 của thế giới và thứ hai của Việt Nam[4] với tổng diện tích là 13.759 ha (trong đó có 5.360 ha đất ngập nước theo mùa, 151ha đất ngập nước quanh năm).