Khu bảo tồn Nặm Ngưm có hệ sinh thái rừng nguyên sinh với những cảnh quan địa lý rất độc đáo và đa dạng, thành phần loài thực vật phong phú, khoảng 80% diện tích rừng ẩm nhiệt đới đang còn trong tình trạng rừng nguyên sinh hay gần như nguyên sinh, ở đây phổ biến có hai hệ sinh thái rừng:
- Hệ sinh thái rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới với thành phần loài phong phú gồm các loại Sến, Lát hoa, Lim xanh,... với trữ lượng lớn. Trong hệ sinh thái bao gồm:Rừng nguyên sinh 35%. Rừng hỗn loài 38%.Rừng lá kim (thông) 15%. Rừng tre nứa, đồng cỏ... 6% và Nương rẫy 6%.
Tài nguyên thực vật: theo kết quả điều tra, báo cáo được Khu bảo tồn công bố, tài nguyên thực vật bậc cao có mạch trong hệ sinh thái rừng gồm có 126
loài thực vật thuộc 4 ngành: (i).Ngành Thông đất (Lycopodiophyta);(ii). Ngành Dương xỉ (Polycopodiophyta); (iii). Ngành Hạt trần(Gymnospermae) và (iv). Ngành Hạt kín (Angiospermae) t huộc 53 họ thực vật
Tài nguyên thực vật cho lâm sản ngoài gỗ: theo kết quả điều tra, báo cáo được công bố, tài nguyên thực vật lâm sản ngoài gỗ gồm có 165 loài thực vật, thuộc 61 họ và 3 ngành. Trong đó ngành hạt kín có số lượng loài và họ đại đa số chiếm 91,8%. Kết quả công bố trên cho thấy, lâm sản ngoài gỗ cũng rất đa dạng và phong phú. Loài cây lâm sản xuất hiện chủ yếu là loài: sa nhân, thiên niên kiện, ngũ gia bì, đẳng sâm, hà thủ ô,…
Tài nguyên động vật: Vườn Quốc gia là nơi tập trung của trên 180 loài thú, 200 loài chim và gần 26 loài bò sát, trong đó có nhiều loài quý hiếm có giá trị phục vụ phát triển du lịch sinh thái và nghiên cứu khoa học như voọc xám, vượn đen, khỉ mặt đỏ, khỉ đuôi lớn, báo gấm, gấu ngựa, sói đỏ, sóc bay,…