Растительный покров заповедника составляют, в основном, типично таежные виды, к которым относятся многие распространенные растения наших лесов, болот и лугов. Но положение заповедника в своеобразном районе Западной Сибири, находящемся вблизи Урала, на стыке с Европой, а также преимущественно в долине Малой Сосьвы, налагает своеобразный отпечаток на состав флоры. В заповеднике можно встретить сибирские и европейские виды растений, а также южные виды (южной тайги, лесостепей) и северные (лесотундр, тундр). Некоторые растения, основной ареал которых находится южнее таежной зоны, являются реликтами послеледникового ксеротермического периода - кизильник черноплодный, прострел желтеющий, дендрантема Завадского, остролодочник ивдельский, еремогона скальная, вероника колосистая, осока тупая и другие. Некоторые растения, свойственные тундрам и лесотундрам, редко встречающиеся на территории заповедника, являются реликтами ледникового периода - астрагал холодный, пухонос альпийский, камнеломка болотная, лютик лапландский, змеевик (горец) живородящий, жирянка волосистая, селезеночник четырехтычинковый и другие. Реликтовые виды придают оригинальность флоре заповедника и заслуживают особого внимания. Особо следует выделить два из них: прострел желтеющий, который является эндемиком Сибири, и остролодочник ивдельский – эндемик Северного Урала и Зауралья.
Список редких сосудистых растений заповедника составляют 75 аборигенных (местных) видов. Кроме этого, по предварительным данным, редкими являются 14 видов мохообразных, 10 - лишайников, 13 - грибов.
В Красную книгу России занесены 7 видов растений и грибов, произрастающих на территории заповедника - это цветковые растения из семейства орхидные: надбородник безлистный и пальчатокоренник Траунштейнера, лишайники: лептогиум Бурнета, лобария легочная и тукнерария Лаурера, грибы: саркосома шаровидная и ганодерма блестящая (трутовик лакированный).
В заповеднике встречаются редкие растения и грибы, занесенные в Красные книги Тюменской области, Ханты-Мансийского автономного округа и сопредельных территорий – астра сибирская, астрагал холодный, кортуза Маттиоля, любка двулистная, осока тупая, пион уклоняющийся, пололепестник зеленый, прострел желтеющий, тайник сердцевидный, плаун - баранец обыкновенный, папоротники - гроздовники ланцетовидный, северный и др., мхи - политрихум Йенсена, гипнум слабоскладчатый, лишайники - лобария легочная, лептогиум синеватый, эверния сливовая, рамалина мучнистая, грибы - амилоцистис лапландский, фомитопсис лекарственный, гериций коралловидный, пикнопореллус блистательный, трутовик серно-желтый и другие виды.
Животный мир заповедника тоже довольно разнообразен. Среди них есть типичные для средней тайги Западной Сибири животные : обыкновенная белка, азиатский бурундук, бурый медведь, соболь, горностай, лось, тетерев, глухарь, рябчик.
Встречаются и виды, свойственные более южным районам: лесная мышовка, мышь-малютка, колонок, рысь, серая утка, кобчик, осоед, пустельга, воробьиный сыч, козодой. черный стриж, седой, белоспинный и малый пестрый дятлы, вертишейка, сойка, зарянка, обыкновенная пищуха, чиж, дубонос.
В то же время в заповеднике довольно обычны некоторые виды животных, свойственные северной тайге и тундре: росомаха, северный олень, гусь-гуменник, белая куропатка, овсянка-крошка. Во время сезонных перемещений встречаются песец и белая сова, на пролете - краснозобая казарка, морская чернеть, морянка, синьга, турпан, зимняк, кречет, стерх, белохвостый песочник, рогатый жаворонок, пуночка.
Особо редким животным заповедника является западносибирский бобр. По оценке специалистов на притоках верхнего и среднего течения р. Малая Сосьва в конце 60-х годов обитало примерно 100 бобров. В период с 1976 по 1978 гг. на всех этих притоках было обнаружено всего 10 оставшихся в живых бобров и многочисленные следы былых бобровых поселений, опустошенных браконьерами. С середины 80-х годов в бассейн р. Малая Сосьва было выпущено несколько партий бобров, отловленных на р. Конда. В настоящее время численность бобров в заповеднике постепенно восстанавливается.
В заповеднике встречается 22 вида редких особо охраняемых птиц, среди них 3 вида - краснозобая казарка, орлан-белохвост и стерх, занесены в Красный список МСОП-96, Красные книги России и Ханты-Мансийского автономного округа, 8 видов - малый лебедь, скопа, беркут, кречет, сапсан, кулик-сорока, филин, серый сорокопут, - в Красные книги России и Ханты-Мансийского округа; остальные 11 видов - краснозобая гагара, гуменник, обыкновенный турпан, обыкновенный осоед, большой подорлик, кобчик, серый журавль, длиннопалый песочник, большой кроншнеп, уральская оляпка, уральская черногорлая завирушка, - в Красную книгу автономного округа.