汉丰湖国家湿地公园的生物多样性丰富而独特。其中被列入《国家重点保护野生植物名录》的植物就有9种，国家级保护动物有10种。

湿地公园内共有高等维管植物146科504属608种，有国家1级保护植物3种，包括苏铁、银杏、水杉；国家2级保护植物5种，包括浮叶慈姑、野菱、莲、金荞麦、绞股兰。在水生植物中，水域分布主要为眼子菜科、水鳖科、满江红科、浮萍科植物；湿地分布则以禾本科、莎草科、蓼科、灯心草科、泽泻科植物为多。近几年又新增46种人工种植的植物，包括乔木落羽杉、池杉、中山杉、水松等4 种，灌木秋华柳，湿地草本植物黄睡莲、水烛、荸荠、水生美人蕉、大花美人蕉、黄花鸢尾、紫花鸢尾等。

园内有脊椎动物3目77科188属227种。其中鱼类74种，隶属7目17科52属；两栖动物12种，隶属1目6科7属；爬行动物19种，隶属2目9科14属；鸟类161种，隶属15目33科95属；哺乳动物23种，隶属5目10科18属。国家Ⅰ级保护动物1种，即中华秋沙鸭。市级保护动物2种，即彩鹬和凤头䴙䴘，其它水鸟为罗纹鸭、花脸鸭、琵嘴鸭、白眼潜鸭、红头潜鸭、赤嘴潜鸭、红嘴鸥、普通秧鸡、黑水鸡、彩鹬、黑翅长脚鹬。国家Ⅱ级保护动物9种，即胭脂鱼、水獭、赤颈鸊鷉、鸳鸯、雀鹰、普通鵟、红隼、红腹锦鸡、斑头鸺鹠。重庆市重点保护水生野生动物有13种，包括岩原鲤、中华间吸鳅、四川华吸鳅、长薄鳅、红唇薄鳅、棘腹蛙、泽蛙、黑斑蛙、斑腿树蛙、乌龟、小鸊鷉、黑颈鸊鷉、鸬鹚。重庆市重点保护陆生野生动物7种，包括福建竹叶青、栗苇鳽、大麻鳽、灰胸竹鸡、董鸡、四声杜鹃、小杜鹃。长江上游特有鱼类有宽口光唇鱼、岩原鲤、圆筒吻鮈、四川华吸鳅、红尾副 鳅、宽体沙鳅、山鳅、长鳍吻鮈、短体副鳅、长薄鳅、红唇薄鳅等11种。