Niezwykłe bogactwo roślinności parku tworzącej około 230 zespołów (od bagiennych i torfowiskowych po wydmowe) powstało między innymi jako efekt pastersko-łąkarskiej działalności człowieka. Charakterystycznym zbiorowiskiem leśnym są fragmenty łęgów nadrzecznych, niegdyś zajmujących znacznie większą powierzchnię. W miejscach zabagnionych występują olsy. Krawędzie pradoliny w okolicy Kopojna porasta cenny zespół łęgu zboczowego. Powierzchnię licznych starorzeczy pokrywają zbiorowiska roślin wodnych, wokół rozciągają się szuwary. Miejsca suche, wydmowe porastają bory sosnowe oraz zbiorowiska muraw napiaskowych. Najbardziej charakterystycznym elementem krajobrazu są rozległe łąki, które w okresie kwitnienia cechują się dużymi walorami estetycznymi. Wśród nich znaczne powierzchnie zajmują wartościowe łąki wyczyńcowe. Do najcenniejszych należą bogate florystycznie łąki trzęślicowe (ze stanowiskami staroduba łąkowego) oraz śródlądowe zbiorowiska słonorośli ze stanowiskami rzadkich gatunków (jarnik solankowy, świbka morska, mlecznik nadmorski, oczeret Tabernemontana, storczyk błotny – na Łąkach Pyzdrskich znajduje się jego jedyne stanowisko w Wielkopolsce). Flora parku obejmuje blisko tysiąc gatunków, spośród których około 10% to gatunki rzadkie i ginące. Na uwagę zasługują rośliny rzadkie i chronione – między innymi skrzyp olbrzymi, goździk pyszny, kosaciec syberyjski, goryczka wąskolistna oraz kilka gatunków rodzimych efektownych storczyków.

Spośród różnych grup systematycznych najlepiej rozpoznaną grupą na terenie parku są kręgowce. Wśród ryb odnotowano obecność rzadszych gatunków – kozy, piskorza i różanki. Dogodne warunki siedliskowe sprzyjają występowaniu licznych płazów, w tym traszki grzebieniastej, rzekotki drzewnej i kumaka nizinnego. Gady reprezentowane są między innymi przez popularnego zaskrońca i jaszczurkę zwinkę. Najbogatszy jest świat ptaków (szczególnie wodno-błotnych), dla których dolina Warty stanowi ważną ostoję lęgową oraz miejsce odpoczynku w czasie sezonowych przelotów. Dotychczas w parku stwierdzono ponad 230 gatunków, z czego ponad 150 odbywało tu swoje lęgi. Podmokłe łąki stwarzają dogodne warunki do życia dla ptaków siewkowych: czajki (ptak herbowy parku), krwawodzioba, kszyka i rycyka, chruścieli (kokoszka, wodnik, kropiatka, zielonka) oraz wielu gatunków kaczek, w tym tak zwanych kaczek łąkowych: płaskonosa, cyranki i krakwy. Nad Wartą i jej dopływami bytują zimorodki i remizy, w rejonie starorzeczy żerują śmieszki. W czasie wędrówek po parku często usłyszeć można klangor żurawi i huczenie bąka, a wczesną wiosną nie sposób nie zauważyć żerujących gęgaw. Dolina Warty stanowi ostoję dla kilku gatunków rybitw, w tym białowąsej, białoczelnej i czarnej. Ptaki drapieżne reprezentowane są między innymi przez błotniaka stawowego i łąkowego oraz pustułkę. Warto odnotować wysokie zagęszczenie gniazd bociana białego, które można tu oglądać niemal w każdej miejscowości, pojawia się również jego rzadszy krewniak – bocian czarny. W okresie przelotów dolina Warty staje się miejscem odpoczynku dla migrujących ptaków, w tym blaszkodziobych (między innymi różnych gatunków gęsi), ptaków siewkowych (na przykład batalionów) i żurawi. W przeszłości świat awifauny parku był znacznie bardziej zróżnicowany, jednak część gatunków w wyniku powstania wałów, ograniczenia wiosennych wylewów i zaniechania koszenia łąk wycofała się i dziś można je obserwować głównie w trakcie przelotów. Faunę ssaków parku oprócz gatunków pospolitych reprezentują charakterystyczne zwierzęta związane z wodami – licznie występujące bobry oraz wydry.

Do głównych zagrożeń dla walorów przyrodniczych parku należą modyfikacja reżimu hydrologicznego w dolinie Warty poprzez gospodarkę wodną na zbiorniku Jeziorsko nieuwzględniającą potrzeb ochrony przyrody oraz nieprawidłowe melioracje na obszarze tak zwanego zawala, a także zmiana sposobu użytkowania gruntów (ograniczenie ekstensywnej gospodarki łąkowo-pasterskiej). Wśród innych zagrożeń wymienia się między innymi drapieżnictwo lisa, norki amerykańskiej czy ptaków krukowatych, zanieczyszczenie wód oraz funkcjonowanie „dzikich” wysypisk śmieci.