阿寒摩周國家公園的廣闊森林、湖泊和山脈是其生態系統的基礎,也是各種動植物的棲息地。
雌阿寒岳和雄阿寒岳底部的混合森林由針葉樹和闊葉樹構成,其中包括庫頁冷杉、魚鱗雲杉、岳樺、桂樹和赤蝦夷松。阿寒湖中生長著稀有的毬藻,而含硫的硫磺山 (Atosa-Nupuri) 附近則生長著大量磯杜鵑。
公園內棲息著許多動物,包括梅花鹿、棕熊、赤狐、日本黑貂和許多鳥類。針葉林中生活著戴菊、煤山雀、黑啄木鳥和大斑啄木鳥等鳥類,而大蒼鷺和各種鴨子則棲息在湖泊和水庫周圍。冬季時,遊客可在屈斜路湖中看到黃嘴天鵝等候鳥,而在公園內的湖泊和池塘周圍也可以看到白尾海鵰。