Hiện nay có ít thông tin về khu hệ động vật đảo Phú Quốc. Thảm thực vật nơi đây là rừng thường xanh trên địa hình đồi núi thấp. Vườn quốc gia Phú Quốc có đến 12.794 ha rừng, trên các đai cao rừng còn giàu, tuy vậy ở các đai thấp rừng bị suy thoái nhiều, với ưu thế ở đây là các cây họ Đậu (Fabaceae). Đến nay đã ghi nhận được 929 loài thực vật trên đảo. Cũng có một vài ghi nhận cho rằng ở Phú Quốc trước đây có loài vượn Pillê sinh sống.

Phần biển Phú Quốc rất phong phú và đa dạng, các rặng san hô bắt gặp ở quanh các đảo nằm ở phía nam. Các rặng san hô này chiếm đến 41% diện tích. Khu hệ cá trong các rặng san hô rất phong phú, các loài họ Cá mú (Serranidae) và họ Cá bướm (Chaetodontidae) và nhiều loài có giá trị kinh tế khác. Đã thống kê được 89 loài san hô cứng, 19 loài san hô mềm, 125 loài cá ở rặng san hô, 132 loài thân mềm, 32 loài da gai và 62 loài rong biển, trong đó nhiều loài quan trọng như trai tai tượng vảy (Tridacna squamosa) và ốc đụn cái (Trochus nilotichus). Phú Quốc đã ghi nhận loài đồi mồi (Eretmochelys imbricata) đến vùng biển này đẻ trứng, nhưng đến nay tần suất gặp chúng là rất ít, ngoài ra có các thông tin từ người dân địa phương về sự xuất hiện của bò biển dugong nhưng vẫn chưa có nghiên cứu chính thức.