Флора и фауна заповедника богата и разнообразна. Разветвленная речная сеть, стык восточносибирской, охотской, дауро-монгольской и маньчжурской биогеографических провинций создают благоприятные условия для биоразнообразия растительного и животного мира. Густой лес покрывает склоны Большого Хехцира, расступаясь лишь перед скальными останцами и курумниками, всего здесь описано более 60 типов. Обилие древесных лиан и колючих кустарников делает лес похожим на джунгли. Обычными видами являются березы, клены, липы, ильмы, ели, черемухи, бархат амурский, орех маньчжурский, дуб монгольский, маакия амурская и др. По мере подъема от подножия хребта до его вершины лес несколько раз меняет свой облик. Лиственные леса предгорий Хехцира постепенно сменяются хвойно-широколиственными. На высоте свыше 500 м над уровнем моря господствует уже темнохвойная тайга, а главный водораздел Хехцира покрывают разреженные парковые леса. В старичных озерах рядом с заповедником обитает очень редкое водное растение – бразения Шребера, она включена в Красные книги различных уровней, как и представители семейства орхидные – пузатка высокая, венерины башмачки настоящий и крупноцветковый, лосняк японский, гнездовка клобучковая и другие. В общей сложности в заповеднике отмечено 1057 видов высших сосудистых растений, из них редких 55 видов. Огромно разнообразие грибов, которых насчитывается 823 вида. Низшая растительность насчитывает сотни видов лишайников, мхов и исследования здесь продолжаются.
Разнообразна и фауна заповедника. Из млекопитающих на заповедной территории встречаются не только широко распространенные в Евразии виды - обыкновенная кутора, бурый медведь и др., но и типично азиатские - колонок, кабарга, гималайский медведь, а также амурский или дальневосточный лесной кот и др. Есть среди млекопитающих заповедника и виды, чуждые фауне Хехцира – американская норка, ондатра, канадский бобр, которых человек акклиматизировал в порядке эксперимента. Периодически в заповедник заходит и даже живет царь дальневосточной тайги – амурский тигр.
Пернатое население заповедника составляют самые различные по характеру распространения и образу жизни виды. Здесь гнездятся обитатели северной тайги, смешанных лесов умеренного пояса и южных широколиственных лесов. Даже самые обычные здесь птицы принадлежат к дальневосточным эндемикам – это светлоголовая пеночка, желтогорлая овсянка, короткохвостка, голубая сорока, восточный широкорот, серый личинкоед, иглоногая сова, восточная совки и др. К редким птицам Хехцира относятся райская мухоловка, древесная трясогуска, дальневосточный аист, мандаринка, скопа и др.
В настоящее время в реках заповедника встречено 47 видов рыб. Из наземных позвоночных животных обитает 6 видов земноводных, 8 видов пресмыкающихся, 242 вида птиц и 53 вида млекопитающих. Ихтиофауна рек и озер заповедника слагается из различных видов горчаков, пескарей, гольянов, косаток, встречаются толстолобик, желтощек, белый амурский лещ, змееголов, ауха, ленки и хариус. В водоемах заповедника обитает уникальный вид рептилий, живое ископаемое – дальневосточная мягкотелая черепаха. Долинные и низкогорные леса населяют разнообразные пресмыкающиеся: обычны амурский и узорчатый полоз полозы, уссурийский и средний или каменистый щитомордники. Встречаются занесенные в Красную книгу Хабаровского края японский уж и красноспинный полозОбразован 3 октября 1963 года как звено единой цепи ООПТ Приамурья в числе заповедников «Зейский», «Хинганский», «Комсомольский». Заповедник занимает отроги Большого Хехцира.
Началом заповедания Хехцира можно считать 1935 г., когда его леса были отнесены к зеленой зоне Хабаровска и получили первую защиту.
В 1946 г. решением Хабаровского крайисполкома Хехцир был объявлен заказником местного значения для охраны редких и исчезающих животных. В 1952 г. природный резерват Большого Хехцира был приравнен к лесам I группы, т.е. к лесам особо охраняемых природных территорий.
В 1959 г. совет министра РСФСР утвердил организацию на хребте Хехцир республиканского государственного охотничьего заказника.
3 октября 1963 г. на основании решения Хабаровского крайисполкома распоряжением Совета Министров РСФСР был образован Большехехцирский государственный заповедник при Дальневосточном филиале Сибирского отделения Академии наук СССР.