Hệ thực vật ở đây có 724 loài thực vật nằm trong 326 chi, 109 họ, 70 bộ thuộc 6 ngành thực vật khác nhau. Các khu rừng nơi đây vẫn còn đảo bảo tính chất của rừng nguyên sinh, với đa số thuộc những loài cây họ Dầu và họ Đậu, quý hiếm như: cẩm lai, gõ đỏ, mun, lát hoa, gỗ mật, thạch tùng, giáng hương, trắc,... Ngoài ra vườn có 278 giống cây dược liệu.

Vườn bao gồm nhiều kiểu rừng:

• kiểu rừng kín rụng lá hơi ẩm nhiệt đới (rừng dầu rụng lá theo mùa, còn gọi là rừng khộp);
• kiểu rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới (rừng lồ ô xen cây gỗ).

Hệ động vật của vườn quốc gia này gồm rất nhiều loài động vật hoang dã, tất cả có 437 loài.

• Về có thú có 73 loài, trong đó có 59 loài có mặt trong sách đỏ Việt Nam như: gấu chó, báo gấm, sói lửa, bò tót, bò rừng, gấu ngựa, voi, chà và chân đen,... Vườn quốc gia là nơi cư trú của nhiều loại động vật thuộc bộ Linh trưởng như: khỉ đuôi lợn, khỉ mặt đỏ, khỉ vàng, voọc ngũ sắc, voọc xám,...
• Các loài chim thì vườn có 168 loài, hiện có 10 loài đang bị đe dọa tuyệt chủng như: gà lôi, chim hồng hoàng, chim hồng tía, dù dì phương Ðông, cu xanh, niệc mỏ vằn, chim công, gà tiền mặt đỏ, chim yến hồng xám...
• Bò sát có 30 loài trong đó 12 loài ghi trong sách đỏ.
• Các nhà khoa học cũng đã xác định được hơn 200 loài động vật của vườn có thể làm dược liệu như: khỉ, rắn, trăn, tắc kè, ong mật, bìm bịp,...