Theo kết quả điều tra về đa dạng sinh học năm 2010, thực vật trên cạn ở Vân Long có 488 loài, thuộc 342 chi, 135 họ, thuộc các ngành rêu, quyết thực vật, ngành thực vật hạt trần, thực vật hạt kín một lá mầm và hai lá mầm. Nhóm cây gỗ gặp nhiều như: Nhội, chân chim, thàn mát, thị, đa, nghiến… Đây cũng là nơi phân bố của loài cây Sưa Bắc bộ hay còn gọi là gỗ Huê - một loài cây có giá trị cao về kinh tế. Trong số các loài thực vật sống trên núi đá vôi còn có nhóm cây thuốc chữa bệnh, theo thống kê chưa đầy đủ, có tới 266 loài cây thuốc được tìm thấy tại Vân Long. Một nhóm cây khác cũng rất có giá trị trong công tác bảo tồn là các loài cây cảnh. Hiện nay, đã kiểm kê được trên 20 loài cây cảnh có giá trị đang phân bố trong khu bảo tồn như các loài lan, sanh, thông đất, tuế và huyết giác. Vân Long có 39 loài thực vật và động vật quý hiếm đã được ghi trong sách đỏ Việt Nam, trong đó có 12 loài thực vật và 27 loài động vật.
Với gần 1.000 ha diện tích đất ngập nước và bán ngập nước đang ở trạng thái tự nhiên hoang dã, giới khoa học đã phát hiện 39 loài thực vật thủy sinh thuộc các ngành quyết thực vật, ngành một lá mầm và hai lá mầm. Các cây thủy sinh phát triển mạnh vào mùa hè, còn mùa đông, do thời tiết lạnh và nước cạn nên chúng phát triển chậm. Các loài thực vật thủy sinh không chỉ là thành phần rất quan trọng ở Vân Long mà nó còn là nhân tố không thể thiếu của tất cả các khu đất ngập nước thuộc đồng bằng châu thổ sông Hồng.Vi tảo sống trong đầm lầy ngập nước Vân Long khá phong phú và đa dạng. Qua điều tra đã thống kê được 258 taxon bậc loài thuộc 5 ngành: Tảo mắt, tảo lục, tảo silic, tảo vàng ánh và tảo hai rãnh. Trong đó, ngành Tảo lục chiếm ưu thế về số loài tại Vân Long.
Sống dưới đầm là cả một giới động vật thủy sinh đa dạng và phong phú. Cỡ nhỏ là các động vật nguyên sinh mà mắt thường không nhìn thấy. Cỡ vừa là các loài tôm, cua, ốc, cá. Cỡ lớn có rùa, ba ba. Các nghiên cứu được tiến hành đã cho thấy: Thành phần loài động vật không xương sống ở Khu bảo tồn có 102 loài, thuộc 61 họ, trong đó có 80 loài động vật đáy và 20 loài động vật nổi. Có một số đại diện thuộc nhóm trùng bánh xe, nhóm chân chèo, nhóm râu ngành, than mềm, giáp xác và côn trùng nước. Cá được coi là động vật thủy sinh quan trọng của đầm. Theo điều tra của các nhà khoa học, có 54 loài cá thuộc 17 họ, 9 bộ sống tại Vân Long. Tất cả các loài cá ở đây đều là loài điển hình cho vùng ao, hồ, đầm ở đồng bằng sông Hồng.
Khu hệ động vật trên cạn ở Vân Long rất đa dang và phong phú. Sơ bộ khảo sát đã phát hiện được 79 loài côn trùng, trong đó có 11 loài thuộc bộ cánh nửa, 14 loài thuộc bộ cánh cứng, 5 loài thuộc bộ cánh thẳng, 8 loài thuộc bộ chuồn chuồn và 41 loài thuộc bộ cánh vảy. Các nhà khoa học đã ghi nhận được 32 loài ếch nhái, bò sát thuộc 13 họ, 4 bộ, 2 lớp sống ở Khu bảo tồn Vân Long. Trong đó, số lượng rắn khá nhiều với 14 loài, 7 loài ếch nhái và 4 loài rùa.Vân Long có đủ cơ sở để hình thành một vườn chim với 72 loài, thuộc 33 họ, 14 bộ. Đặc trưng của khu hệ chim trong đầm là nhóm chim nước.
Hiện nay, có hàng nghìn con cò bợ, cò ruồi, cò trắng thường xuyên kiếm ăn ở các bãi sình lầy và ruộng lúa. Tuy chưa được nghiên cứu đầy đủ nhưng Vân Long có thể là nơi quan trọng đối với một số loài chim nước di cư, đặc biệt là Sâm Cầm. Nhóm chim trên cạn gồm các loài sống ở miền núi giáp đồng bằng, các loài chim sống trong các bụi cây trên núi đá vôi. Một trong những ghi nhận đáng chú ý ở Vân Long là loài đại bàng Bonelli. Đây là một trong số ít các địa điểm đã ghi nhận chính xác loài chim này ở Việt Nam. Kết quả điều tra cho thấy, hệ thú ở Vân Long có 39 loài, thuộc 19 họ, 8 bộ. Trong đó có nhiều loài thuộc nhóm động vật quý hiếm như: Voọc mông trắng, gấu ngựa, sơn dương, lợn rừng, khỉ mặt đỏ, báo hoa mai, báo gấm.
Voọc mông trắng là loài linh trưởng đặc hữu của Việt Nam nhưng đang bị đe dọa ở mức toàn cầu. Hiện tại, quần thể Voọc mông trắng ở Khu bảo tồn Vân Long có khoảng trên 100 cá thể, năm 2010, Vân Long được Trung tâm sách kỷ lục Việt Nam công nhận là "Nơi có nhiều cá thể Voọc mông trắng nhiều nhất". Trên lý thuyết, quần thể này vẫn có thể duy trì được tính đa dạng sinh học và tồn tại lâu dài. Tuy nhiên, chúng vẫn đang phải chịu tác động của rất nhiều yếu tố. Nạn săn bắn đã được kiểm soát, nhưng sinh cảnh sống của loài này thường bị chia cắt và bao bọc bởi những khu dân sinh và nhiều yếu tố ảnh hưởng khác như nguy cơ cháy rừng, tiếng ồn và khói bụi công nghiệp.
Không chỉ là Khu bảo tồn thiên nhiên, vùng đất ngập nước Vân Long còn là nơi có cảnh quan hấp dẫn, những đỉnh núi ẩn mây trời với khoảng 100 hang động đẹp, nhiều hang động lớn có giá trị phát triển du lịch như: Hang Cá, hang Bóng, hang Rùa, hang Chanh. Đứng giữa một vùng nước mênh mông, cùng với những đảo đá lô nhô, núi Mèo cao sừng sững soi mình ngả bóng tạo cho Vân long có một quần thể cảnh quan non nước hữu tình, một vùng đất giàu tiềm năng về du lịch; cũng năm 2010 Vân Long được Trung tâm sách kỷ lục Việt Nam công nhận là "Nơi có bức tranh tự nhiên lớn nhất". Vân Long đang là điểm đến của đông đảo du khách trong và ngoài nước, nhất là khi năm 2012, thế giới kỷ niệm 41 năm ngày ký Công ước về các vùng đất ngập nước (Công ước Ramsar) và được gọi là Ngày đất ngập nước Thế giới (2-2-1971) mà Việt Nam là một Quốc gia đầu tiên trong khu vực tham gia.
Trường Sinh