Рослинний світ заповідної зони Більшу частину місцевості займають лісові масиви, приблизно 80-85% від загальної території. Утворюють ліси звичні нам дерева – сосни та берези. Крім них трапляються модрини, вільшняки, осики.

Це – далекосхідний олень, лось, куниця, кабан, ласка, норка американська, горностай, вовк, борсук, бурундук, заєць і білка. Є і невеликий ареал проживання дуже великих косуль. Тварини Ільменського заповідника часто стають жертвами покровителів багатих промисловиків.

Ліси займають 85 % площі заповідника. Близько 55 % лісів утворює сосна звичайна, 40 % – береза повисла. Вищих рослин – 955 видів, з них 50 реліктів і понад 20 ендеміків. У заповіднику 138 видів мохів, 173 види грибів, 479 видів водоростей.

Він знаменитий тим, що на його території знайдено г) унікальні скупчення мінералів. У першій половині ХІХ століття тут було знайдено 16 абсолютно нових мінералів. Першим знайденим мінералом 1824 року був монацитовий пісок (монацит). Так само в тих горах порівняно багато родовищ рідкісного мінералу ільменіту.