屋久島的氣候多樣，既有亞熱帶氣候，也有冷溫帶氣候，這樣的特色創造出罕見的植被組合：海岸邊的亞熱帶樹木和高海拔中常見的栗樹及月桂樹。樹齡超過 1,000 年的日本柳杉被稱作屋久杉，乃是此區域獨一無二的存在。
公園中的森林為許多特有種生物提供庇護所，像是屋久鹿（一種梅花鹿的亞種）和屋久島獼猴（一種日本獼猴的亞種）。屋久島也是赤蠵龜不可多得的產卵寶地。
口永良部島是許多稀有生物的家園，像是琉球狐蝠和闊帶青斑海蛇。
植物
屋久島龍膽
屋久島龍膽（學名：Gentiana yakushimensis）是一種原生於屋久島的多年生植物。它生長在高海拔的岩石坡，於 8 月至 9 月期間會開出藍紫色的花。
屋久島龍膽
屋久杉
屋久杉生長於屋久島，是一種古老的大型日本柳杉，其預估樹齡約為 2,000 年至 7,500 年，其中最巨大的樹被稱作繩文杉。屋久杉之所以擁有獨特的樹形，是因為長期遭受颱風和強風侵襲的緣故。如欲深入探索屋久杉，可前往海拔高度 1,000 至 1,300 公尺森林中的屋久杉森林樂園。
屋久杉
動物
赤蠵龜
世界各地都可以發現赤蠵龜（學名：Caretta caretta）的身影。牠們擁有結實有力的下巴，並主要以貝類為食。每年的 5 月至 7 月期間，赤蠵龜都會在永田濱產卵，這裡也是牠們在北太平洋的主要產卵地。
赤蠵龜
琉球狐蝠
琉球狐蝠（學名：P. d. dasymallus）是狐蝠的一種。其翅膀張開的長度約為 80 公分，平時主要以水果和花卉為食。這種動物僅出現於口永良部島和吐噶喇列島。
琉球狐蝠