该区主要保护对象是高黎贡山完整的森林生态系统和森林垂直带谱景观，以及羚牛、白眉长臂猿、大树杜鹃、多种兰科植物等珍稀野生动植物。保护区动植物种类众多，南北混杂，东西过渡。是青藏高原和印支半岛的南北生物走廊，是亚热带、温带、寒温带野生动植物种质基因库，著名的种子植物模式标本产地。是我国常绿阔叶林保存最完整、最原始的地区之一，同时还保存有典型的温性、寒温性针叶林森林生态系统。保护区有蕨类植物437种（变种），有被子植物3 446种，列为国家重点保护野生植物名录的有如秃杉、桫椤、云南红豆杉、贡山三尖杉、水青树、长蕊木兰、贡山厚朴、云南黄连、姜状三七、桃儿七等24种。高黎贡山是云南山茶、杜鹃、兰花、报春、百合、龙胆、绿绒蒿等八大名花的原产地之一，一年四季花香不断，是野生植物种质基因宝库。保护区已知有脊椎动物699种，其中兽类154种，鸟类419种，两栖类21种，爬行类56种，鱼类49种。昆虫约有1 690种。其中列入国家重点保护野生动物的有67种，如有白眉长臂猿、羚牛、熊猴、戴帽叶猴、金钱豹、小熊猫、白尾梢虹雉等，是天然的动物园。