地环境梯度上保存较为完整的森林生态系统系列。大老岭是中国中部候鸟迁徙的千年古道，是三峡库区生物多样性最丰富、最典型的地区之一。保护区野生动植物资源丰富，已查明高等植物246科1010属2469种，其中野生维管束植物178科861属2202种，陆生和水生嵴椎动物92科266属418种。国家Ⅰ级重点保护野生植物有红豆杉、南方红豆杉和珙桐等6种，国家Ⅱ级重点保护野生植物有篦子三尖杉、巴山榧树和连香树等16种；国家Ⅰ级重点保护野生动物有豹、林麝和白肩雕等4种，国家Ⅱ级重点保护野生动物有猕猴、 豺和黑熊等48种。