林区拥有苔藓植物216种、蕨类植物309种、裸子植物30种、被子植物3345种。境内的国家重点保护植物有26种，包括有被称为“中国鸽子树”的珙桐、光叶珙桐、连香树、水青树、香果、秦岭冷杉等，而境内也有新品种保护植物52种。境内亦有珍稀植物头顶一颗珠、江边一碗水、七叶一枝花、文王一支笔等。神农架林区内有高等动物两栖类36种、爬行类50种、哺乳类85种、鱼类47种、鸟类374种、昆虫类4322种，并有已发现被命名的低等动物至少数百种。神农架林区境内的国家重点保护野生动物共有87种，其中一级保护动物有金丝猴、