山原國家公園覆蓋著鬱鬱蔥蔥的亞熱帶月桂林，其中有山毛櫸樹、沖繩栲（學名：Castanopsis sieboldii）和長春油麻藤（學名：Mucuna macrocarpa Wall.）等開花藤蔓。豐富的植被孕育出許多珍稀的特有物種，如沖繩秧雞、沖繩啄木鳥、長毛鼠、沖繩刺鼠。
植物
沖繩石斛
沖繩石斛（學名：Dendrobium okinawense）是山原地區特有的一種珍稀蘭科植物。這種植物通常生長在沖繩栲等高大樹木的樹幹上，從冬天到春天都會綻放白色花朵，是受到嚴格保護的國家級瀕危物種。
沖繩石斛
長春油麻藤
長春油麻藤（學名：Mucuna macrocarpa Wall.）是一種長莖木本攀緣藤蔓，會開出一簇一簇的三瓣紫花。這種植物生長在熱帶和亞熱帶氣候，3 月到 5 月在山原森林中開花。遊客可沿著大石林山周圍的步道賞花，這一帶區域在國家公園中以喀斯特地貌聞名。
大果油麻藤花
動物
沖繩秧雞
沖繩秧雞（學名：Gallirallus okinawae）是一種不會飛的鳥，為沖繩島北部山原地區所特有。這種鳥類會在地上築巢，晚上爬到樹上睡覺。沖繩秧雞瀕臨絕種，是受到嚴格保護的國家級瀕危物種，也是日本的國家天然紀念物。遊客可前往國頭村的沖繩秧雞生態展示學習設施，深入認識此特有種。
沖繩秧雞
沖繩啄木鳥
沖繩啄木鳥（學名：Sapheopipo noguchii）是一種紅棕色的淡嘴啄木鳥，棲息在山原的常綠闊葉林中。這種生物通常會在米櫧、紅楠和苦楝上築巢。雄鳥和雌鳥會一起築巢，牠們會先在樹幹上鑽洞，這個過程可能需要幾週到一個月的時間。這種生物的數量不斷減少，瀕臨絕種，是沖繩島特有的物種。
沖繩啄木鳥