卧龙自然保护区不仅景色秀丽，而且有着丰富的动植物资源。素以“熊猫之乡”、“宝贵的生物基因库”、“天然动植园”而饮誉海内外。从海拔1150米到4500米的地方，分别生长着亚热带的常绿阔叶林和落叶阔叶林，温带阔叶林、针叶混交林，寒温带的针叶林和高山草甸植被；保护区内生长着连香树、柏乐树、华山松、水青树、香果树、红桦、四川红杉、大叶柳、珙桐等珍贵树种。在保护区的兰科植物中，卧龙斑叶兰、卧龙玉凤花属卧龙地区特有的两种；巴朗杜鹃、卧龙杜鹃、疏花长鳞杜鹃也为卧龙地区特有。大片的珙桐纯林更是国内罕见。据统计，保护区内植物种类在3000种以上，高等植物有1900余种。

保护区除大熊猫、金丝猴等珍贵动物外，还有牛羚、云豹、白唇鹿、雪豹、绿尾虹雉、金雕、斑尾榛鸡、胡兀鹫、小熊猫、猞猁、灵猫等南方和北方及高原才有的动物，是一座天然的动物园。保护区的动植物陈列馆，陈列品种齐全，对保护区内的动植物有直观、系统的介绍展览。

卧龙的自然景观集山、水、林、洞、险、峻、奇、秀于一体，1980年被纳入国际与生物圈保护区网络，同年建立了“中国大熊猫研究中心”，并建立了五一棚大熊猫野外生态观测站和世界最大的熊猫圈养殖场和小熊猫生态馆。“世界野生动物基金会”的中外专家日夜在野外观测点观察大熊猫的活动，同时把最新研究成果源源不断地通报给全世界。