В долинах рек и на лайдах в северной части Гыданского полуострова преобладают эвтрофные арктические мерзлотно-трещиноватые травяные (осоковые, пушицевые) и мохово-травяные болота, а также арктические валиково-полигональные осоково-гипновые болота с кустарничками и лишайниками на валиках. Отмечается интразональное распространение кустарниковой растительности (ивы, карликовая берёза) не только в пределах типичных тундр, но и в подзоне арктических тундр на территории заповедника. По долине реки Еся-яха кустарниковые заросли почти достигают побережья Юрацкой губы, где они не преодолевают только полосу маршей, периодически заливаемую в приливы.
В результате научно-исследовательских работ установлено, что в настоящее время на территории заповедника и прилегающей акватории обитает 18 видов млекопитающих, 76 видов птиц (50 видов из них гнездится на территории заповедника), 20 видов костных рыб.
Два вида млекопитающих – белый медведь и атлантический морж внесены в Красные книги Международного Союза Охраны Природы (МСОП-96) и России. На территории заповедника проходит отёл диких северных оленей Ямало-Гыданской популяции, внесённых в Красную книгу Ямало-Ненецкого автономного округа. Состояние этой популяции оценивается как критическое.
Белый медведь на территории заповедника встречается как в зимний, так и в летний периоды, на островах Шокальского и Олений отмечены берлоги белых медведей.
В прибрежных водах обычны: белуха, кольчатая нерпа, лахтак (морской заяц). Из редких видов следует отметить косатку, встреченную в 2002 году вблизи западного побережья острова Шокальского.
В заповеднике гнездятся и проводят линьку большое количество водоплавающих и околоводных птиц. Только на острове Шокальского линяют и выводят птенцов 6-8 тысяч белолобых гусей.
Из встречающихся в заповеднике птиц в Красную книгу России внесены: белоклювая гагара, малый (тундряной) лебедь, пискулька, краснозобая казарка, орлан-белохвост, сапсан, белая чайка. В Красную книгу Ямало-Ненецкого автономного округа внесены: белощёкая казарка, турпан обыкновенный. Из редких видов обитают: сибирская гага, синьга, морской песочник, азиатский бекас.
Обычны: чернозобая и краснозобая гагары, чёрная казарка, гага-гребенушка, средний крохаль, шилохвость, морянка, тундряная куропатка, ржанка, турухтан, средний поморник, бургомистр, восточная клуша, полярная крачка, некоторые виды воробьиных: лапландский подорожник, пуночка, белая трясогузка, восточно-сибирский соловей (варакушка).
Через территорию заповедника проходит Восточно-Атлантический пролётный путь водных и околоводных птиц, летящих вдоль северных берегов Евразии.
Из костных рыб в водоёмах заповедника обитают: нельма, арктический голец, пелядь, чир, пыжьян, ряпушка сибирская, хариус; в прибрежных водах доминирующим видом является омуль обыкновенный, керчак обыкновенный, встречаются камбала полярная, тресочка
полярная, навага, горбуша.
Начальным этапом работ по созданию заповедника «Гыданский» можно считать статью В. Н. Калякина «О необходимости создания Южно-Ямальского заповедника», опубликованную в сборнике «Исследования в области заповедного дела» (М.,1984). Идея создания заповедника в ЯНАО была поддержана Е. Е. Сыроечковским и органами власти ЯНАО на специальной сессии Президиума Всесоюзного географического общества, посвящённой проблеме нефтяных загрязнений в Западной Сибири.
В дальнейшем в этом проекте сначала рассматривалось создание Ямало-Гыданского заповедника, а затем двух отдельных заповедников на полуостровах Ямал и Гыданский.
Первый проект заповедника «Гыданский» был выполнен в НПЦ «Эко-Сервис» (ЛГУ) в 1990 г. (начальник партии Б. П. Иващенко, сотрудники В. Н. Запорожец и Т. Б. Чурилина, научные руководители проекта В. Н. Калякин и А. В. Молочаев). В этом проекте предлагалось создание биосферного заповедника на территории практически всего Гыданского полуострова с тремя категориями заповедности. В I (абсолютную) категорию отводилось 296,7 тыс. га; во II – 3282,0 тыс. га (земли традиционного природопользования и природоохранного назначения); под охранную зону со специальным природохранным режимом отводилось 5050,0 тыс. га, включая 606,3 тыс. га прилежащих акваторий Тазовской, Обской, Гыданской и Юрацкой губ. Согласно этому проекту абсолютно заповедные участки охватывали всё природное разнообразие Гыданского полуострова – от лесотундры до арктических тундр и островов Карского моря. В сентябре 1991 года проект был утверждён на заседании Окружного исполкома, но в Министерстве природных ресурсов РСФСР его отвергли из-за сильного сопротивления нефтегазовых предприятий.
Второй проект организации заповедника «Гыданский» был выполнен сотрудниками Центральной проектно-изыскательской экспедиции ЦНИЛ Минсельхозпрода РФ в 1995 г. (В. Г. Сморканов, В. М. Злобин, О. В. Балашова и В.В. Журавлёва).
7 октября 1996 года заповедник был учреждён Постановлением правительства РФ № 1167, подписанное В.С. Черномырдиным.
Постановлением Правительства РФ от 10 декабря 2019 г. № 1632 заповедник «Гыданский» преобразован в Национальный парк «Гыдаеский».