ในพื้นที่อุทยานแห่งชาติแม่ปืมประกอบด้วยป่าที่แตกต่างกันถึง 4 ประเภท คือ ป่าดิบแล้ง ป่าเบญจพรรณ ป่าเต็งรัง และป่าสนเขา มีพันธุ์ไม้ที่สำคัญ ได้แก่ สัก แดง ประดู่ มะค่าโมง ชิงชัน เต็ง รัง เหียง พลวง สนสองใบ และไม้วงศ์ก่อ เป็นต้น

ด้วยความหลากหลายของพืชพรรณทำให้พบสัตว์ป่าประเภทนกอยู่เป็นจำนวนมากกว่า 40 ชนิด เช่น นกเขาเขียว นกเขาเขียวก้านตองท้องสีส้ม นกเปล้าธรรมดา นกหัวขวานใหญ่สีเทา นกปรอดเหลืองหัวจุก และเหยี่ยวดง นอกนั้นก็มีสัตว์ป่าอื่นๆ อีกมากมาย เช่น เก้ง หมูป่า เสือปลา กระจง กระเล็นปลายขนหูสั้น และกระรอก เป็นต้น