Джугджур делит территорию заповедника на две различные части. Юго-восточная представляет собой приморскую полосу, занятую отрогами Джугджура, сильно гористую и труднодоступную. Захребетная (материковая) часть представлена, в основном, участком горного плато.
В заповеднике обитают 47 видов млекопитающих, 185 видов птиц, произрастает 753 вида сосудистых растений. Благодаря разнообразию климатических условий, обусловленных гористой местностью и близостью Охотского моря, в одном резервате встречаются растения и животные разных географических зон.
Основные лесообразующие породы — лиственница даурская и кедровый стланик. К особо охраняемым видам флоры относятся: астрагал приморский, астрокодон распростертый, бородиния Тилинга, брайя стручковая, валериана аянская, венерин башмачок пятнистый, венерин башмачок крупноцветковый, зорька аянская, калипсо луковичное, камнеломка аянская, камнеломка Сиверса, камнеломка Тилинга, карагана гривастая, костенец зеленый, лжеводосбор мелколистный, магадания ольская, овсяница мягчайшая, остролодочник аянский, остролодочник Васильева, остролодочник Тилинга, остролодочник Траутфеттера, родиола розовая, сердечник Виктора, сердечник стоповидный, смеловския неожиданная, соссюрея аянская, фиалка короткошпорцевая.
В фауне преобладают горно-таежные виды животных и птиц (лось, бурый медведь, соболь, росомаха, каменный глухарь, кедровка), есть типично арктические (белая куропатка, зимняк), а также центрально-азиатские виды (снежный баран, черношапочный сурок, горный конек).