Флора заповедника богата и разнообразна. Она включает 2082 вида высших и низших растений, 14 из которых включены в Красную книгу РФ, 43 – в Красную книгу ЕАО. Микобиота заповедника представлена 674 видами грибов.
56% территории заповедника занимают разнообразные по составу леса, в которых происходит смешение северных и южных видов растений. Главным символом наших лесов является сосна кедровая (кедр корейский) – хлебное дерево Дальнего Востока. Вокруг угрюмых, мшистых елей в лесах часто вьются лианы: виноград амурский, актинидия коломикта или лимонник китайский, причудливо переплетая растения между собой, создавая, подчас трудно проходимые преграды. Нельзя не отметить и значительные площади южнотаёжных лиственничников, произрастающих как на равнинных территориях, образуя лиственничные мари, так и в горах, являясь производными от пихтово-еловых лесов.
Значительную площадь заповедника (33,7%) занимают болота со своим особым растительным миром. «Короли» заповедных болот – сфагновые мхи. Из кустарников и кустарничков обычны багульники, ивы, кустарниковые виды берез, голубика, клюква и др. Из редких видов сосудистых растений на болотах произрастают бородатка японская, поводник линейнолистный, касатик мечевидный.
В равнинной части заповедника «Бастак» встречаются крупные массивы лугов вейникового, осоково-вейникового, злаково-разнотравного и других типов, а в водоёмах и водотоках – многочисленная и разнообразная водная и околоводная растительность. В кластере «Забеловский» цветет розовое чудо природы – лотос.
Животный мир заповедника включает представителей четырех основных фаунистических комплексов: восточно-сибирского, приамурского, охотско-камчатского и даурско-монгольского, кроме того, отмечаются арктические виды.
На территории заповедника обитают 56 видов млекопитающих. Особую ценность представляет амурский тигр. Фоновыми видами являются, изюбрь, косуля, гималайский и бурый медведи, кабан, бурундук, бурозубка, колонок и соболь.
Богата и разнообразна орнитофауна заповедника. Она включает 268 видов птиц, 18 из которых включены в список МСОП, 29 вид – в Красную книгу РФ, 50– в Красную книгу ЕАО. Особую ценность представляют сухонос, лебедь-кликун, чёрный журавль, уссурийский журавль, даурский журавль, дальневосточный аист, скопа, орлан-белохвост, белокрылый погоныш, мандаринка, дальневосточный кроншнеп.
Ихтиофауна заповедника представлена 58 видами рыб. Водотоки заповедника – места нагула и нереста ценных видов лососеобразных.
Наиболее многочисленны в заповеднике насекомые: в настоящее время их насчитывает более 1990 видов.