ในอุทยานนั้นมีสภาพป่าเป็น ป่าดิบเขา ป่าสน ป่าเต็งรัง และป่าเบญจพรรณ มีพันธุ์ไม้ที่สำคัญ ได้แก่ ไม้สัก ตะเคียน สนเขา เต็ง เหียง มะเกลือ ไม้แดง ประดู่ รกฟ้า มะค่า ไม้เก็ดแดง ไม้จำปีป่า ตะแบก ฯลฯ นอกจากนี้ยังมีดอกไม้ป่าให้พบเห็นอีกด้วย เช่น ฟ้ามุ่ย ช้างแดง รองเท้านารี และกุหลาบป่า สำหรับมอส ข้าวตอกฤๅษี ออสมันด้า มีอยู่ทั่วไปในระดับสูง

แต่สัตว์ป่าในเขตอุทยานนั้นมีจำนวนน้อย เนื่องด้วยถูกชาวเขา ล่าไปเป็นอาหาร ปัจจุบันสัตว์ที่หลงเหลือก็มี เลียงผา กวางผา กวาง เสือ หมูป่า หมี ชะนี กระต่ายป่า และ ไก่ป่า

ปลาค้างคาวดอยอินทนนท์ เป็นปลาน้ำจืดขนาดเล็กในอันดับปลาหนังชนิดหนึ่ง ในวงศ์ปลาแค้ ที่พบได้เพียงแห่งเดียวเท่านั้นในโลก ที่ลำธารน้ำไหลแรงบนทิวเขาอินทนนท์ และอุทยานแห่งชาติดอยอินทนนท์ ที่ระดับความสูงจากระดับน้ำทะเลประมาณ 1,200 เมตร ปัจจุบันมีสถานะใกล้สูญพันธุ์แล้ว