处于中亚热带季风气候带，森林覆盖率63.74﹪。由于自然条件优越，加之天然林保护工程，封山育林工程，退耕还林工程，森林防火工程等的有效实施，保护区的自然植被恢复很好。在很多地段，栓皮栎、木荷、青冈栎等树种已形成大面积的中幼龄林，马尾松、柏木、杉、樱、响叶杨等也大量出现，区内自然生态环境迅速向良性转化，生物物种特别是黑叶猴栖息环境得到有效改善。经科学考察，保护区内分布维管束植物120科293属800余种。列为国家Ⅰ级重点保护的野生植物有红豆杉、南方红豆杉、银杏3种;列为国家Ⅱ级重点保护的野生植物有苏铁蕨、黄杉，三尖杉，穗花杉，香果树、楠木，香樟，伞花木，榉木，润楠，十齿花等12种;有春兰、寒兰、白芨、虾脊兰、石斛、天麻、独蒜等珍稀兰科植物20余种。

主要以保护国家Ⅰ级重点保护野生动物黑叶猴及其栖息地为主，经过科学考察，保护区内分布各类珍贵野生动物300余种，其中兽类37种，鸟类149种，两栖爬行类32种，鱼类48种。有国家Ⅰ级重点保护野生动物黑叶猴、豹、林麝3种;国家Ⅱ级重点保护野生动物黑熊、大灵猫 [3] 、猕猴、斑羚、穿山甲、白冠长尾雉、红腹锦鸡等27种。麻阳河保护区两条河谷森林植被保存良好，野生动植物资源丰富，是一座重要的野生动植物资源基因库，具有重要的科研和社会经济价值。