植物林资源：
境内的植物种类：维管束植物共有215科，896属，2019种其中种植物176科808属1804种。根据《中国珍稀濒危保护植物名录》制 1987）和1999年8月4日国务院批准《国家重点保护野生植物名录》（第一批），本区共有国家重点保护野生植物74种，其中1级6种，即资源冷杉（大院冷杉）、银杏、银杉、南方红豆杉、伯乐树、莼菜；11级68种，即福建柏、樟树、闽楠、花榈木、厚朴、凹叶厚朴、毛红椿、红椿、喜树、香果树、黄皮树、榉树、南方铁杉等；兰科所有45种、野大豆、金荞麦。其中资源冷杉、华榛等均在本区呈大面积分布。
珍稀树种群落：
主要珍稀树种群落有：银杉群落：在海拔1300米的山上生长着200多株经历等四世纪冰川运动浩劫后，幸存下来的古老孑遗植物——银杉。银杉的发现对研究古生态学、古生物学、古气候、古地质地理学有着重要的科学价值，具有稀有性、脆弱性、感染力。大院冷杉群落：位于海拔1350-1580米的中山地带，生长着新发现的树种——大院冷杉。它与马尾松、毛竹、木荷、三尖杉、猴头杜鹃花及枫香、玉兰等构成了我国唯一的森林植物群落。该树种及其群落分布极为狭窄，具有特有性，稀有性和脆弱性。南方铁杉群落：在海拔1500米之上的牛石坪河边山坡上，生长着200 余株参天古木，这就是南方铁杉群落，其中最大的一株高达30米，胸径达75厘米，与其它伴生树构成了稳定的生态系统，具有稀有性、自然性特点。福建柏群落：在海拔1300米的核心区焦石山坡上，有一片枝繁叶茂、生长良好的福建柏群落，最大一株高达25米，胸径为80厘米。华榛群落：在海拔1200米的核心区拐子窝，有华榛纯林100余亩， 这是我国罕见的极珍贵的林木。这样林相完整的群落是华中区系中较典型的群落，在区系地理分布上是该种群分布的最东缘，独具典型性、脆弱性。南方红豆杉群落：红豆杉雌异株，生存繁衍困难，但在神农谷却广为分布，并形成了完整的群落。
动物资源：
区内脊椎动物种类丰富多样。境内发现陆生脊椎动物共有212种，分属25目70科，占湖南省陆生脊椎动物621种的34.1%，其中两栖动物24种，爬行纲40种、鸟纲106种，哺乳动物42种。区内动物区系具有典型性过渡性特点。
有国家重点保护野生动物29种，其中1级4种，11级25种。1级有云豹、金钱豹、华南虎、金猫、豹、獐、水鹿、林麝等。保护区内有还有19种野生动物被列入《濒危野生动植物种国际保护贸易公约》，其中1级有8种；水獭、金猫、云豹、金钱豹、华南虎、苏门羚、黄腹角雉、大鲵；11级有11种；穿山甲、豹、豹猫、凤头鹃隼等。