桃源洞的地形、地貌、地质和气候等自然条件构成独特的自然生态环境，使他不仅成为天然动植物物种基因库，而且成为不可多得的森林旅游福地，令世人神往的人间仙景。

　　丰富的动植物资源桃源洞属华南、华东等多种植物区第成份的交汇处和过渡地，植物资源极其丰富。据科研单位调查，公园内有蕨类植物39科209种，种子植物169科721属1518种；其中木本植物有95科281属751种，珍稀树木有银杉、大血藤、钟萼木、穗花杉、福建柏、大院冷杉、南方红豆杉、南方铁杉等。已列入国家和省级保护的植物达49种。

　　此外尚有可供观赏的植物355种，药用植物903种，食用菌52种。

　　森林植被为野生动物的栖息与繁衍提供了良好的环境。境内野生动物资源丰富，具有典型的东洋界华中区东部丘陵平原亚区动物区系特征。据调查，有陆生脊椎动物25目69科211种，其中属国家一、二级保护的有29种。

　　珍稀动物有华南虎、金钱豹、黄腹角雉、短尾猴、金猫、水鹿、苏门羚、白鹇、金鸡等。短尾猴是区内最活跃的动物群体之一，约400余只。