Növényvilága érdekes és változatos. A puszta peremén a sziki tölgyesek maradványa az ősi, vízjárta Hortobágy emlékét idézi. Tavasszal a törpe mandula, a tavaszi csillagvirág és az odvas keltike díszítik az erdő alját. Később a fátyolos nőszirom és a magyar zergevirág nyílik. Az erdők tisztásainak, a sziki erdőssztyepp réteknek jellegzetes növényei a réti őszirózsa, a sziki kocsord és sóvirág A sziki tölgyesek melletti ártéri erdők, a puszta belsejében kisebb kerekerdők alakultak ki.
Állatvilágában legismertebbek a madarak. Eddig több mint 340 madárfaj előfordulását sikerült bizonyítani a nemzeti park területén. Lenyűgöző látvány a vadvizeken – vonulásra – gyülekező madártömegek kavargása. Ősszel a darvak, vadludak vonulása feledhetetlen látvány. A puszta peremén, a löszhátak magas füvű, vadvirágos legelői adnak otthont legnagyobb madarunknak, a túzoknak. A kopár szikeseken fészkel madárvilágunk egyetlen bennszülött alfaja, a szikipacsirta. A május elején még tocsogókkal borított, nedves szikfokok madárritkasága a székicsér. A nádsűrűk gémtelepein él természetvédelmünk címermadara, a nagy kócsag, valamint a kanalas gém, s az igen ritka batla. A mocsarak tündérfátyollal, tündérrózsával borított tükrén a mindig hangos szerkőkolóniákkal békességben megférnek a vöcskök tutajfészkei. A rétek féltett madárritkasága az Európa-szerte ritkuló, csíkosfejű nádiposzáta.
Ragadozó madarai is híresek és ritkák. A vetési varjak, szarkák fészkeit kékvércsék foglalják el. A parlagi sas mellett az utóbbi években gyarapodott a kerecsensólyom állománya, megtelepedett a rétisas, és hazánkban először itt fészkelt a pusztai ölyv
A halas tórendszer a vizes élőhelyek sorába illeszkedik. Az ötezer hektárt meghaladó tavaknak a többségét a Tisza szabályozása után kiszáradt szikes tavaknak, mocsaraknak a helyén építették a 19–20. századforduló után. Ma is kiemelkedő szerepet játszanak a vonuló madárvilág életében, hiszen olyan ritkaságok időznek itt vonulási időben, mint az egész világon megritkult kis lilik. Itt pihen meg októberben a nemzeti park címermadara, az Észak-Afrikába tartó több tízezer daru is.
A külterjes állattartás gazdag hagyományai itt a mai napig fennmaradtak, és azok az ősi háziállatok – a szürke szarvasmarha, a rackajuh -, melyek évszázadokon keresztül formálták a tájat.
