อุทยานแห่งชาติคลองวังเจ้าปกคลุมด้วยพื้นที่ป่า 5 ชนิด ประกอบด้วย

• ป่าเบญจพรรณ เป็นสังคมพืชที่ปกคลุมพื้นที่อุทยานแห่งชาติมากที่สุดประมาณ 65 เปอร์เซ็นต์ของพื้นที่ พบกระจายตั้งแต่ระดับความสูงจากน้ำทะเล 200-1,000 เมตร ชนิดไม้ที่พบได้แก่ สัก รกฟ้า แดง ประดู่ และ มะกอกเกลื้อน รักใหญ่ เสลา โมกมัน สะทิบ กางขี้มอด ปอตูบหูช้าง ฯลฯ นอกจากนี้ยังมีไผ่ขึ้นปะปนอยู่ด้วย เช่น ไผ่ซางนวล ไผ่ไร่ เป็นต้น เป็นแหล่งอาศัยและหลบภัยของ กระทิง เก้ง กวางป่า เสือปลา หมูป่า สัตว์ฟันแทะต่างๆ และ ไก่ป่า เป็นต้น

• ป่าดิบเขา พบกระจายบนเขาสูงชันทางด้านทิศตะวันตก ตลอดแนวเหนือ-ใต้ ตั้งแต่ระดับความสูงจากระดับน้ำทะเล 1,000 เมตรขึ้นไป ชนิดไม้ที่พบได้แก่ ก่อเดือย ก่อใบเลื่อม ฝาละมี ค่าหด สารภีดอย พะวา โพบาย ก่อหม่น ทะโล้ ฯลฯ พืชพื้นล่างค่อนข้างแน่นทึบ เช่น เฟิร์น ปอ กระวาน อ้อ แขม หวาย เป็นต้น มีสัตว์ขนาดใหญ่เข้ามาใช้ประโยชน์พื้นที่ในบางฤดู เช่น กระทิง และยังมีสัตว์ขนาดเล็กอาศัยอยู่ เช่น กระรอกบินเล็กแก้มขาว กระรอกบินจิ๋วท้องขาว นกพญาไฟใหญ่ นกพญาไฟเล็ก นกไต่ไม้ท้องสีเม็ดมะขาม เป็นต้น

• ป่าดิบแล้ง พบกระจายอยู่บริเวณแนวหุบเขาตอนกลางของพื้นที่ ในระดับความสูงประมาณ 400-1,000 เมตรจากระดับน้ำทะเล ชนิดไม้ที่พบได้แก่ ชุมแสงแดง เสลา ยมหิน กระโดงแดง เติม สะบันงา กระทุ่มน้ำ ลำพูป่า มะเดื่อ ตาว เต่าร้าง ค้อ ฯลฯ เป็นแหล่งอาศัย แหล่งอาหาร และหลบภัยของ กระทิง กวางป่า กระจงเล็ก เสือไฟ แมวดาว พญากระรอกท้องดำ นกกก นกเงือกกรามช้าง และ นกตั้งล้อ เป็นต้น

• ป่าเต็งรัง พบกระจายเป็นหย่อมๆ ตามบริเวณยอดเขาหรือเนินเขาเตี้ยๆ ทางด้านตะวันออกและตอนเหนือของอุทยานแห่งชาติ ในระดับความสูงประมาณ 200-800 เมตร ชนิดไม้ที่พบได้แก่ เต็ง รัง เหียง พลวง กระท่อมหมู ก่อนก ก่อแพะ ส้านใหญ่ มะม่วงหัวแมงวัน ฯลฯ พืชพื้นล่างที่พบเป็นจำพวกหญ้า เช่น หญ้าเพ็ก โจด หญ้าคา หญ้าหนวดฤาษีเล็ก เป็นต้น สัตว์ป่าที่พบได้แก่ หมูป่า เก้ง ตะกวด เต่าเหลือง เป็นต้น

• ป่าสนเขา พบกระจายเป็นหย่อมๆ ตามแนวสันเขาและบนยอดเขาบริเวณตอนกลางตามแนวเหนือ-ใต้ ที่ระดับความสูงประมาณ 900-1,200 เมตรจากระดับน้ำทะเล ชนิดไม้ที่พบได้แก่ สนสามใบ มะก่อ ทะโล้ สารภีดอย ตำเสาหนู เป็นต้น

มีสัตว์ป่าเข้าไปใช้ประโยชน์บางฤดู เช่น เลียงผา หมูป่า ลิงกัง ชะมดแผงหางปล้อง เม่นเล็กหางพวง หนูฟานเหลือง เป็นต้น บริเวณแหล่งน้ำและลำคลองต่างๆ ในพื้นที่อุทยานแห่งชาติเป็นแหล่งที่อยู่อาศัยของ นกเงือกกรามช้าง นกหัวขวานเขียวป่าไผ่ นกกะเต็นหัวดำ นกเป็ดผีเล็ก เขียดว้าก กบหนอง กบห้วยขาปุ่ม อึ่งกรายห้วยเล็ก กบทูด อึ่งขาคำ จงโคร่ง อึ่งน้ำเต้า อึ่งอ่างก้นขีด คางคกแคระ เขียดจะนา ปลาจาด ปลาซิวควายแถบดำ ปลาตะเพียนน้ำตก ปลาพลวงหิน ปลาแขยงหิน ปลาช่อน ปลาสลาด ปลากด เป็นต้น