Tại đây có nhiều sinh cảnh đặc biệt, đáng chú ý nhất là các sinh cảnh rừng tự nhiên còn tương đối nguyên sinh trên núi đá vôi với diện tích lớn nhất trong các khu rừng trên núi đá vôi ở Việt Nam với gần 71.000ha, chiếm 82% diện tích. Đặc biệt, ở đây tồn tại kiểu rừng kín thường xanh nhiệt đới trên núi đá vôi ở độ cao trên 700m với diện tích 22.500ha là kiểu rừng độc đáo nhất ở Việt Nam và trên thế giới. Hơn nữa, một diện tích trên 1000ha rừng cây Bách xanh núi đá (Calocedrus rupestris) mọc ưu thế trên núi đá vôi, ở độ cao trên 700m đã được xác định là loài mới và đặc hữu trên núi đá vôi của Việt Nam được coi là kiểu rừng duy nhất trên thế giới có tầm quan trọng đặc biệt toàn cầu. Ngoài ra, sông suối trên núi đá vôi và 36 hang động cũng là sinh cảnh độc đáo trên thế giới.
 

Qua những điều tra bước đầu đã thống kê được 193 họ, 906 chi, 2.651 loài thực vật bậc cao có mạch. Trong số đó có 116 loài thực vật bị đe được ghi trong danh sách đỏ, trong đó 62 loài ghi trong Sách đỏ Việt Nam, 79 loài có mức độ đe doạ toàn cầu được ghi trong Sách đỏ thế giới của IUCN. Khu hệ thực vật có tới 419 taxa đặc hữu của Việt Nam, trong đó nhóm Lan có tới 28 loài (Xem thêm phụ lục). Đặc biệt ở vùng này có 1 chi đặc hữu đơn loài Oligoceras thuộc họ Thầu dầu (Euphorbiaceae) với loài Oligoceras eberhardtii. Mặt khác, một loài đặc hữu hẹp mới chỉ thấy trên núi đá vôi ở Việt Nam là loài Bách xanh núi đá Calocedrus rupestris. Ơ Phong Nha - Kẻ Bàng, Bách xanh núi đá mọc ưu thế gần như thuần loài ở kiểu rừng trên núi đá vôi có độ cao hơn 700m, kiểu rừng này có tầm quan trọng mang tính toàn cầu. Nhiều loài khác có giá trị kinh tế và khoa học đang bị đe dạo nguy cấp và rất nguy cấp ở mức độ toàn cầu như: Dipterocarpus kerrii (CR), Dipterocarpus turbinatus (CR), Dipterocarpus hasseltii (CR). Hopea chinensis (CR), Hopea hainanensis (CR), Hopea mollissima (CR), Hopea reticulata (CR), Hopea siamensis (CR), Vatica diospyroides (CR), Dalbergia bariaensis (EN), Dalbergia mammosa (EN), Erythrophleum fordii (EN), Hopea pierrei (EN), Vatica cinerea (EN).
 

Đã thống kê được 735 loài động vật có xương sống, với 127 loài bị đe dọa, trong đó có 91 loài ghi trong sách đỏ Việt Nam, 72 loài ghi trong sách đỏ IUCN 2006, trong số 41 loài động vật đặc hữu cho dãy Trường Sơn có 30 loài đặc hữu hẹp cho Việt Nam. Trong số các loài động vật có xương sống đã ghi nhận 132 loài thú, trong đó có 46 loài được mô tả trong sách Đỏ Việt Nam, 34 loài được ghi trong Sách đỏ IUCN 2006. Đặc biệt khu hệ thú có tới 9 loài đặc hữu hẹp cho dãy Trường Sơn, trong đó có 2 loài đặc hữu của Việt Nam. Có mặt ở đây một số loài có ý nghĩa khoa học, bị đe dọa nguy cấp và rất nguy cấp ở mức toàn cầu là Voọc hà tĩnh Trachypithecus laotum hatinhensis (EN), Chà vá chân nâu Pygathrix nemaeus (EN), Vượn đen má trắng Nomacus leucogenys siki (EN), Hổ Panthera tigris (EN), Sao la Pseudoryx nghetinhensis (CR), Sóc bay đen trắng Hylopetes alboniger (EN), Chó sói Cuon alpinus (EN).
 

VQG là sinh cảnh của 338 loài chim, trong đó 20 loài được ghi trong sách Đỏ Việt Nam và 17 loài được ghi trong Sách đỏ IUCN 2006. Đáng chú ý có 7 loài chim đặc hữu cho dãy Trường Sơn với 4 loài đặc hữu cho Việt Nam và 1 loài Khướu đá mun Stachyris herberti là loài mới cho khoa học, có phân bố hẹp mới chỉ tìm thấy ở vùng núi đá thuộc VQG. Trong số các loài chim, có các loài bị đe dọa nguy cấp ở mức toàn cầu là Gà lôi lam đuôi trắng Lophura hatinhensis (EN), Gà lôi lam mào trắng Lophura edwardsi (EN), Gà lôi trắng Lophura nycthemera (EN). Phong Nha và Kẻ Bàng được tổ chức Bảo tồn Chim Quốc tế công nhận là 2 trong số hơn 60 vùng chim quan trọng của Việt Nam (BirdLife International, 2005).
 

VQG là nơi sinh sống của 96 loài bò sát và 45 loài lưỡng thê, trong đó có 22 loài được ghi trong Sách đỏ Việt Nam và 18 loài được ghi trong Sách đỏ thế giới IUCN 2006, và 7 loài bò sát, 2 loài lưỡng thê vừa đặc hữu cho Việt Nam vừa đặc hữu của dãy Trường Sơn. Chỉ trong vòng thời gian ngắn từ 2000 đến 2005, đã có 6 loài mới được phát hiện trong VQG và công bố cho khoa học. Cho đến nay, Phong Nha- Kẻ Bàng là nơi duy nhất phân bố của 6 loài mới này. Trong số các loài bò sát một số loài bị đe dọa nguy cấp và rất nguy cấp ở mức độ toàn cầu như: Rùa hộp trán vàng Cuora galbinifrons (CR), Rùa hộp ba vạch Cuora trifasciata (CR), Rùa câm Mauremys mutica (EN), Rùa sa nhân Pyxidea mouhotii (EN), Rùa cổ sọc Ocadia sinensis (EN), Rùa núi vàng Indotestudo elongata (EN), Ba Ba gai Palea steindachneri (EN).
 

Sông suối đa dạng và tính đặc thù đã dẫn đến sự đa dạng của khu hệ cá. Các nhà khoa học đã điều tra được 124 loài cá trong khu vực. Cho tới nay, thành phần loài cá ở đây được coi là đa dạng nhất trong các khu rừng đặc dụng của Việt Nam. Đặc biệt trong số đó có tới 16 loài đặc hữu hẹp mới chỉ tìm thấy ở VQG Phong Nha- Kẻ Bàng, 4 loài được ghi trong sách đỏ Việt Nam (2003) và 5 loài ghi trong sách đỏ IUCN 2006. Trong số các taxa đặc hữu, có tới 12 taxa là loài mới công bố cho khoa học được nghiên cứu tại VQG.

Sự đa dạng về địa hình và các sinh cảnh rừng cũng là điều kiện lý tưởng cho các loài côn trùng. Những điều tra bước đầu đã xác định được sự có mặt của 369 loài côn trùng thuộc 40 họ, 13 bộ. Trong số đó có 270 loài bướm ngày, chiếm khoảng 1/4-1/5 tổng số loài bướm ngày đã phát hiện ở Việt Nam. Có hai loài côn trùng được xếp vào dạng quý hiếm trong sách đỏ Việt Nam là Bọ ngựa xanh Mantis religiosa và Bướm phượng đuôi nheo Lamproptera curius.

Khám phá Phong Nha Nha Kẻ Bàng là một những điểm du lịch Xanh hấp dẫn hiện nay tại Việt Nam. Quý khách có thể liên hệ, Du Lịch Xanh Quảng Bình - 052.3836333 - 0903295730 - Email: quangbinh@dulichxanh.com.vn