Puszcza Białowieska jest najlepiej zachowanym lasem naturalnym na Niżu Europejskim. Ponad 2/3 powierzchni parku zajmują lasy liściaste. Największą powierzchnię zajmują lasy grądowe (dębowo-grabowe), które rosną na najżyźniejszych glebach puszczy. W miejscach zalewanych przez kilka miesięcy wodą, rosną olsy i łęgi, składające się głównie z olszy czarnej i jesionu. W suchszych miejscach rosną natomiast bory sosnowe, świerkowe i mieszane. Występuje tu 20 zespołów leśnych. Ogólnie flora parku liczy ponad 1000 gatunków roślin, w tym 728 gatunków roślin naczyniowych, 277 gatunków porostów. Spośród szczególnie rzadkich roślin należy wymienić pełnika europejskiego, kosaćca syberyjskiego, arnikę górską i fiołka bagiennego.

Puszcza Białowieska jest środowiskiem życia dla olbrzymiej jak na naszą strefę klimatyczną liczby gatunków zwierząt. Poczynając od bezkręgowców: pierwotniaków, płazińców, obleńców, brzuchorzęsków, mięczaków, dżdżownic, niesporczaków, pająków, roztoczy, wijów, owadów i wielu innych, aż po kręgowce: ryby, płazy, gady, ptaki i ssaki – dotychczas stwierdzono w Puszczy obecność ponad 12 tysięcy gatunków zwierząt. W całej Polsce jest ich około 35-40 tysięcy. Szacuje się, że puszczańska fauna jest rozpoznana w około 50%, a więc rzeczywista liczba gatunków zamieszkujących ten masyw leśny może liczyć około 25 tysięcy. Symbolem parku jest żubr, gdyż właśnie w tym parku ocalono od zagłady to zwierzę. Obecnie w Białowieskiej Puszczy żyje około 750 żubrów (z czego około 440 po stronie polskiej), spośród 3000 na całym świecie; wszystkie pochodzą właśnie z białowieskiej hodowli.