הצמחייה השלטת כיום באי אינה הצמחייה המקורית, אלא תוצאה של התערבות אנושית מסיבית במערכת האקולוגית. אי הפסחא, יחד עם שכנו הקרוב, האי הזעיר והבלתי מיושב, סאלס אי גומס, 391 קילומטרים מזרחית לאי הפסחא, מוכרים על ידי אקולוגים כאזור אקולוגי (ecoregion) המכונה "היערות הסובטרופיים של עצים רחבי עלים של רפה נוי" (Rapa Nui subtropical broadleaf forests). היערות הסובטרופיים הלחים של עצים רחבי עלים ששגשגו פעם באי הפסחא אינם עוד, אבל מחקרים פלאובוטניים של אבקה מאובנת ושל תבניות עצים שנשארו חקוקות בזרמי לבה, מעידים כי האי היה מיוער בצפיפות בעבר, והיה בו מגוון רחב של עצים, שיחים, שרכים ועשבים.
הביוגאוגרף הניו זילנדי ג'ון פלנלי (John Flenley) ביצע באי הפסחא מחקרים באמצעות פלינולוגיה (המדע העוסק בחקר אבקת הפרחים, הנבגים וגרגירי האבקה המאובנים) בשנים 1977 ו-1983. ניתוח של אבקת פרחים בקידוח של קרקעית אגמי הלוע שבאי, שביצע הוכיחו שהעץ הבולט ביותר בנוף היה מין דקל גדול שנכחד, שקיבל את השם המדעי "Paschalococos disperta", שמשערים כי היה קרוב משפחה של דקל היין הצ'יליאני ("Jubaea chilensis"). על פי מחקרם של אנדריאס מיית (Andreas Mieth) והאנס רודולף בורק (Hans-Rudolf Bork) גדלו באי למעלה מ-16 מיליון דקלים ממין זה. על סמך העדויות, בעיקר אבקה מאובנת ואגוזים ריקים, אבל גם יציקות של גזעי עצים שנקברו בלבה של הר טרוואקה, וסימני השורשים, משערים כי קוטר גזע העץ עלה על שני מטרים ובזמן שהיה קיים היה הדקל הגדול בעולם. קרובו, עץ הדקל הצ'יליאני, נזקק לקרוב למאה שנה של צמיחה על מנת להגיע לגובהו המקסימלי, בין 25 ל-30 מטרים כשקוטר הגזע עד 180 סנטימטרים. ייתכן גם שהדקלים היו מקור חשוב למזון, שכן הדקל מצ'ילה מניב אגוזים אכילים והגזע מפיק שרף מתוק שאפשר להתסיסו ליין, או להכין סוכר, סירופ ותחליף דבש. על פי המחקר הועלו השערות שונות מה גרם להיעלמות העץ. טענה נפוצה היא שהחולדה הפולינזית שהובאה לאי יחד עם המתיישבים הראשונים מנעה צמיחה מחודשת בכך שכרסמה את האגוזים המכילים את הזרע. אבל בדיקה מדוקדקת של המאובנים מעלה שעל פחות מ-10% מהאגוזים יש סימני שיניים של החולדה, ומלבד זאת ביערות המקבילים בצ'ילה של דקל היין הצ'יליאני חיים העצים והחולדות בשווי משקל אקולוגי. שרידים של גזעי דקלים מהתקופה בין 1250 ל-1500 במקומות שונים מוכיחים שבני אדם הפילו את העצים משום שבמקומות רבים הגדמים של העצים מראים חיתוך מכוון. ובמקרים מסוימים שרפה מכוונת. הועלו כמה השערות מדוע כרתו התושבים את העצים: לפנות מקום ליישובים ולשדות, להגיע אל לב הדקל האכיל בתקופה של מחסור במזון, לבנות סירות למטרת דיג או שהגזעים שימשו כגלילים שעליהם הסיעו את פסלי המואי למקומם.
הארכאולוגית הצרפתייה קתרין אורליאק (Catherine Orliac) זיהתה באמצעות רסיסי עץ מפוחמים שנלקחו מתנורים ומגלי אשפה באי הפסחא 16 מיני עצים נוספים הקרובים או זהים למיני עצים נפוצים במזרח פולינזיה כיום. בהם:
אובדן יערות הדקלים שהגנו על היבולים מפני הרוח הנושבת באופן קבוע, ומפני יובש, גרמה לסחיפת קרקע נרחבת, שככל הנראה גרמה לפגיעה משמעותית בייצור המזון ולהתמוטטות מהירה של האוכלוסייה באי.
הטורומירו ("Sophora toromiro") (שם מדעי: "Sophora toromiro") – עץ (לעיתים שיח) ממשפחת הקטניות שהיה אנדמי מהפרהיסטוריה לאי הפסחא, נכחד מהאי בתחילת שנות ה-60 של המאה ה-20 וקיים כיום רק במספר גנים בוטניים בעולם. עצי הטורומירו נוצלו על יד התושבים להסקה, לבניין, ליצירת כלי בית ולבניית סירות (אך לא, כפי שטענה המסורת המקובלת, ליצירת לוחיות העץ עליהם חקקו את הכתובות בכתב הייחודי לאי הפסחא, הרונגו-רונגו). גני קיו בלונדון והגן הבוטני בגטבורג בגטבורג בשוודיה, שאליהם הובאו זרעים מהעץ האחרון בטרם נכרת על ידי התושבים, עושים מאמץ להחזיר את העץ לאי מחדש.
אגמי הלוע ראנו רארקו וראנו קאו מכוסים במרבדים גדולים של צמח מים שהילידים מכנים בשם "אנגאטו" ("Nga'atu"). צמח זה מוכר יותר כטוטורה (Totora), כינוי מקובל באמריקה הדרומית לאותו המין הגדל גם על גדות אגם טיטיקקה בהרי האנדים בגבול שבין פרו לבוליביה וממנו בונים את האיים הצפים של בני האורו. שמו המדעי של המין היה בעבר "Scirpus riparius", אלא שמחקרים פילוגנטיים משייכים אותו כיום לסוג "Schoenoplectus" וכיום הוא מכונה "Schoenoplectus californicus". ילידי אי הפסחא השתמשו בצמח כסכך לבתים בצורת סירות ("הארה פאנגה"). תור היירדאל טען כי קיומו של צמח זה באי הפסחא מעידה על כך שהמתיישבים הקדומים של האי הגיעו מאמריקה הדרומית והביאו את הצמח איתם, אבל מחקרים פלאובוטניים מוכיחים שהצמח גדל באי לפני למעלה מ-30,000 שנים, הרבה לפני שכף רגלו של האדם הראשון דרכה על אדמת האי.
מספר מיני השרכים באי קטן. נתגלו רק 15 מינים שמתוכם ארבעה אנדמיים: "Diplazium fuenzalidae", "Doodia paschalis", "Elaphoglossum skottsbergii" ו-"Polystichum fuentesi", דגימה של האחרון נאספה בפעם האחרונה ב-1911, וככל הנראה נכחד. מספר זה קטן מאוד בהשוואה לאיים אחרים בדרום האוקיינוס השקט (למשל איי מרקיז שבהם 27 משפחות של שרכים, הכוללות 55 סוגים ובהם 117 מינים).
צמח מקורי נוסף, "Triumfetta semitriloba", שיח עצי המכונה באי האו-האו (מין במשפחת החלמיתיים קרוב של עץ התרזה) שמקליפתו אפשר לייצר חבלים, ושימש ככל הנראה מקור לרשתות הדיג ולחבלים שאיתם משכו את פסלי המואי, נחשב כי נכחד אבל נתגלה מחדש באי ב-1988. בתחילה שיערו כי המתיישבים הביאו אותו איתם, אבל מאובנים של האבקה מוכיחים כי הצמח היה קיים על האי לפחות 35,000 שנים.
נוף אי הפסחא כיום מאופיין במשטחי עשב נרחבים. משפחות הצמחים הנפוצים ביותר הם דגניים וגמאיים (Cyperaceae), שמהם רק ארבעה מינים היו באי במקור, ובהם "Axonopus paschalis", "Danthonia pascahlis" ו-"Paspalum forsterianum". משפחת צמחים נפוצה נוספת היא מורכבים, שכיום כל המינים השייכים לה הובאו לאי בידי האדם. בדרום מערב האי יש שטחים גדולים של גויאבה. כמו כן בשנת ה-40 וה-50 של המאה ה-20 ניטעו באי שטחים נרחבים של אקליפטוס, ובחוף אנקנה ניטע מטע של דקלי קוקוס. החקלאים מגדלים בטטות, בננות, אננס, טארו, יאם, קנה סוכר, דלעת, פלפלת ופירות סובטרופיים.
החוקרים האירופאים הראשונים שהגיעו לאי דיווחו כי גידול היבולים התבצע בחלקות מטופחות היטב. ז'אן-פרנסואה לה פרוז, שביקר באי ב-1787, העריך שכעשירית משטח האי, בייחוד באזורים הנמוכים הקרובים לחופים היו מעובדים. שטח זה, המוערך בכ-20 קילומטרים רבועים, הספיק על מנת לכלכל אוכלוסייה בת כמה אלפי נפשות.
האדמה ממוצא געשי של אי הפסחא הצטברה בתוך מספר צינורות לבה. כתוצאה מהסחיפה התמוטטה התקרה של צינור הלבה ונוצר צוהר שהתמלא בהדרגה בהומוס. מכיוון שהרוחות הנושבות בקביעות פוגעות באפשרות לגדל יבולים גבוהים, השתמשו החקלאים בשקעים מוגנים מרוח אלו, המכונים מנאוואי (Manavai), לשם גידול צמחים גדולים, בעיקר בננות. חלק משקעים אלו עדיין בשימוש, למשל בקרבת וינאפו (הרחבה על המנאוואי ושיטות החקלאות העתיקות בפרק ההיסטוריה).
בעלי חיים.
להתערבות האנושית הייתה השפעה מכרעת על הפאונה של אי הפסחא. חפירות ארכאולוגיות לפני יישובים פולינזים איתרו 25 מינים מקוריים של עופות ים בהם: אלבטרוסים, סולות, פרגטות, יסעורים, שחפיות ופתונים ושישה מינים מקוריים של עופות יבשה: מין של אנפה, שתי רליות, שני תוכיים ותנשמת. על האי עצמו (להוציא האיונים הקטנים סביבו) מקננים שלושה מינים של עופות ים וארבעה מינים של עופות יבשה, אף אחד מהמינים אינו מקורי או אנדמי.
לא היו באי קודם לבוא האדם יונקים, אבל היו בו חרקים (מין חדש אנדמי נתגלה במערה רק ב-2010), ולפחות סוג אחד של זוחלים. כל היונקים באי כיום הם חיות מחמד וחיות משק מיובאות: סוסים, כבשים, בקר וחזירים. חלק מהסוסים הפכו לסוסי פרא ומהווים כיום מטרד. הם עוזרים להפיץ את שיח הגויאבה באמצעות אכילת פירותיו והפרשת הזרעים בגללים במקום אחר. הם גם נוהגים להתחכך בפסלים הנטושים וגורמים לבלייה מהירה יותר. החולדה הפולינזית ("Rattus exulans"), שקרוב לוודאי הובאה לאי בידי המתיישבים הראשונים כמקור מזון נכחדה או שנעלמה כשהגיעה לאי החולדה המצויה הגדולה והתוקפנית. אין באי הפסחא חיות מסוכנות לאדם או הנושאות מחלות מידבקות.
בין הזוחלים באי הפסחא מצוי החומט "Cryptoblepharus poecilopleurus". שמו בשפת רפה נוי מוקו אורי אורי (moko uri uri). הלטאה החומה זהובה באורך כ-12 סנטימטרים זכתה ככל הנראה למעמד דתי משום שיש כמה פסלונים שלה מעץ טורומירו מגולפים בפרוטרוט כצלמיות בעלות מאפיינים אנושיים. צלמיות אלו שימשו כחפצים פולחניים וחלקם מוצגים במוזיאונים (דוגמת המוזיאונים המלכותיים לאמנות והיסטוריה - Musées d'Art et d'Histoire Royaux בבריסל).
האיונים הקטנים (מוטו) שממערב לאי משמשים אתר קינון לעופות ים כולל: פרגטה, יסעור, סולה, שחפית כהה ושחפית הפיה.