Trong số 282 loài động vật trên cạn, có các loài đặc hữu như voọc đầu trắng, quạ khoang, khỉ vàng... rất quí hiếm; trong 745 loài thực vật có các loài cây quí là kim giao, chò, lát hoa... KDTSQ Cát Bà có vùng lõi phía đông nam rộng 6.900ha, vùng lõi phía tây bắc rộng 1.600ha gồm cả biển và đảo.