สังคมพืชของอุทยานแห่งชาติแจ้ซ้อนสามารถจำแนกออกได้เป็น 

• ป่าเบญจพรรณ พบขึ้นอยู่โดยทั่วไปตามสันเขาและตามหุบเขาในระดับความสูง 400-1,000 เมตรจากระดับน้ำทะเล ครอบคลุมพื้นที่ โดยทั่วไปทางด้านทิศใต้ของอุทยานแห่งชาติ พันธุ์ไม้เด่นที่พบส่วนใหญ่ประกอบด้วย สัก แดง ประดู่ แสมสาร กระบก กว้าว เก็ดแดง ติ้ว ซ้อ ปอกระสา ฯลฯ จะพบไผ่กระจายอยู่ทั่วไป เช่น ไผ่ซางนวล ไผ่ไร่ ไผ่หอบ พืชพื้นล่างและพืชอิงอาศัยที่พบมีกล้วยนวล กระชาย เล็บเหยี่ยว กะลังตังช้าง เครือออน เป็นต้น 

• ป่าเต็งรัง พบอยู่ตามเชิงเขาไหล่เขาทางด้านทิศใต้ของอุทยานแห่งชาติในระดับความสูงจากน้ำทะเลประมาณ 700 เมตร พันธุ์ไม้เด่นที่พบได้แก่ เต็ง รัง เหียง พลวง มะกอกป่า แดง ประดู่ อ้อยช้าง กระโดน มะเกิ้ม โมกมัน มะค่าแต้ ฯลฯ พืชพื้นล่างที่พบได้แก่ หญ้าเพ็ก โจด และปรงป่า 

• ป่าดิบเขา พบขึ้นอยู่ในระดับความสูงจากน้ำทะเลตั้งแต่ 800 เมตรขึ้นไป มีอยู่เป็นหย่อมๆ บริเวณตอนเหนือของอุทยานแห่งชาติ พันธุ์ไม้เด่นที่พบได้แก่ ก่อเดือย ก่อแป้น ก่อตาหมู ไก๋ ทะโล้ เหมือด จำปาป่า ยางเหลือง ตะไคร้ต้น ฯลฯ พืชพื้นล่างที่พบ เช่น ไผ่ศก โชนผี และพืชในวงศ์ขิงข่า 

• ป่าสนเขา ขึ้นเป็นหย่อมๆ บริเวณแนวสันเขา ไหล่เขา ที่มีความสูงมากกว่า 900 เมตรจากระดับน้ำทะเล พันธุ์ไม้เด่นที่พบได้แก่ สนสองใบ สนสามใบ ก่อ จำปีป่า หว้า มะขามป้อมดง กำลังเสือโคร่ง ฯลฯ พืชพื้นล่างเป็นพวกหญ้า หนาด สาบหมา และพืชในวงศ์ข่า 

• ป่าดิบชื้น พบอยู่ในบริเวณหุบเขา ตามริมห้วยลำธารต่างๆ บริเวณที่มีความชุ่มชื้นสูง พันธุ์ไม้เด่นที่สำคัญ ได้แก่ ยาง มะหาด มะไฟ อบเชย ชมพู่ป่า สะท้อนรอก ลำไยป่าเครือ คอแลน สะตอ ยมป่า พระเจ้าห้าพระองค์ พืชพื้นล่างที่พบเป็นพวก ไผ่เฮียะ เฟิน หวาย และพืชในวงศ์ขิงข่า 

เนื่องจากสภาพป่าที่อุดมสมบูรณ์ และผสมปะปนกันอยู่หลายชนิด ตลอดจนระดับความสูงที่แตกต่างกันตั้งแต่ 300 - 2,000 เมตร จึงทำให้เกิดเป็นแหล่งที่อยู่อาศัยของสัตว์ป่าหลายชนิด สัตว์ป่าที่พบเห็นในเขตอุทยานแห่งชาติ ประกอบด้วย เก้ง กวางป่า เลียงผา หมูป่า เสือดาว หมีควาย ชะนีมือขาว ลิงลม เม่น หมูหริ่ง ชะมด พังพอน ลิ่นพันธุ์ชวา กระต่ายป่า กระรอกหลากสี กระแต อ้นใหญ่ หนูฟานเหลือง ค้างคาวไผ่หัวแบนเล็ก ไก่ป่า นกเขาเปล้า นกบั้งรอกใหญ่ นกแอ่นพันธุ์หิมาลัย นกกะเต็นน้อยธรรมดา นกโพระดกคอสีฟ้า นกนางแอ่นบ้าน นกพญาไฟใหญ่ นกเขียวก้านตองปีกสีฟ้า นกปรอดโอ่งเมืองเหนือ นกแซงแซวหางบ่วงใหญ่ นกเขียวคราม นกกินแมลงอกเหลือง นกกางเขนดง นกจับแมลงจุกดำ นกสีชมพูสวน ตะพาบน้ำ จิ้งจกดินลายจุด กิ้งก่าสวน แย้ขีด จิ้งเหลนบ้าน งูสามเหลี่ยม งูลายสอใหญ่ งูเขียวหางไหม้ท้องเขียว อึ่งกรายตาขาว คางคกบ้าน เขียดจะนา กบหนอง ปาดบ้าน และอึ่งขาดำ เป็นต้น ประมาณเดือนเมษายนของทุกปี จะมีจักจั่นป่ามารวมตัวกันบริเวณบ่อน้ำร้อน ซึ่งเชื่อกันว่าจักจั่นป่าเหล่านี้มาดื่มน้ำแร่