Флора насчитывает много редких и эндемичных видов. В красную книгу занесено 36 видов травянистых, кустарниковых и древесных растений. Среди них - древнейшие формы цветковых - два вида тюльпанов и по одному ириса и пиона.

Животный мир парка насчитывает 47 видов млекопитающих, 148 видов птиц, 8 видов пресмыкающихся, 2 вида земноводных и 8 видов рыб. В Красную книгу занесены из птиц - 13 видов. Из млекопитающих - 8 видов. Один вид рыб, изредка появляющийся в горных водоемах - илийская маринка. Несколько видов бабочек также являются краснокнижными.

Изобилие растений и животных национального парка позволяет в полной мере полюбоваться разнообразием Заилийского Алатау.