Khu vực hồ Ba Bể có động, thực vật đa dạng với khoảng 162 họ, 673 chi, 1.268 loài thực vật, trong đó có 37 loài có tên trong sách đỏ Việt Nam và 21 loài có tên trong sách đỏ các loài thực vật nguy cấp của IUCN 2004. Đối với động vật, có 450 loài động vật có xương sống, thuộc 99 họ, 32 bộ, gồm 81 loài thú, 234 loài chim, 30 loài bò sát. Ngoài ra, còn có khoảng 367 loài bướm và nhiều động vật khác.