อุทยานแห่งชาติเขาค้อมีทั้งป่าธรรมชาติและป่าปลูก (เป็นป่าปลูกกว่าร้อยละ 50 ของพื้นที่) ประกอบด้วยป่าเบญจพรรณ ป่าเต็งรังหรือป่าแดง ป่าดงดิบ ทุ่งหญ้า มีพันธุ์ไม้มีค่าทางเศรษฐกิจหลายชนิด เช่น ยาง สัก ประดู่ แดง มะค่าโมง เต็ง รัง ตะเคียนทอง สนเขา ก่อ สมุนไพร กล้วยไม้ป่าต่างๆ นอกจากนี้ยังพบสัตว์ป่า เช่น ช้างป่า เสือไฟ หมูป่า กระจง เม่น กระต่ายป่า ค่าง อีเห็น ตะกวด ไก่ป่า ลิงลมหรือนางอาย งูชนิดต่าง ๆ และนกชนิดต่าง ๆ มากกว่า 100 ชนิด