Die ausgedehnten Uferzonen der Elbe bieten eine geeignete Lebensgrundlage für viele ans Wasser gebundene Tier- und Pflanzenarten. So siedelte sich hier der Biber wieder an, nachdem er in der Region fast ausgestorben war. 200 Brutvogelarten und zahlreiche Zugvögel sind Überwinterungsgäste in den feuchten Grünlandflächen des Biosphärenreservates. Eine Vielfalt an Lebensräumen zeichnet die Region aus. Neben den gewässernahen Verlandungszonen mit Röhrichten und Schilfgürteln der Elbe findet man auch ausgedehnte Wiesenlandschaften, Auenwälder, Binnendünen und Moore. Das Auengrünland ist vorherrschender Biotoptyp, hier gedeihen Brenndolde und Silge.

Wenn Hochwasser unter den Deichen hindurchfließt, füllt es Mulden und Senke: Lebensraum für Rotbauchunke und Kiemenflusskrebse. Auf trockenen Standorten wachsen Kiefernwälder und in den Niederungsbereichen der Nebenflüsse Löcknitz, Karthane und Stepenitz erstrecken sich ausgedehnte Erlen-, Eichen- und Eschenwälder.

Binnendünen, oftmals bewaldet, sind Lebensraum des Ameisenlöwen, ein auf trockene Sandböden spezialisiertes Insekt. Trockenrasen mit Silbergras- und Grasnelkenbewuchs kommt hin und wieder vor. Nur wenige Moore zählt das Schutzgebiet. Rambower Moor und die Jackel, mit Birken- und Erlenbruch, sind die größten Moorflächen.

Die Flusslandschaft Elbe ist ein international bedeutendes Vogelschutzgebiet (SPA) für selten gewordene Vogelarten. Weiß- und Schwarzstorch, Fisch- und Seeadler haben hier ihr Brutrevier. Im Herbst und Frühjahr bevölkern tausende Gänse und Kraniche die Flusslandschaft auf ihrer Rast zu den Überwinterungsquartieren. Im Winter kann man den Singschwänen lauschen.  Im Frühjahr und Sommer ziehen die Weißstörche in die Prignitz ein. Nirgendwo sonst gibt es so viele Weißstörche in Deutschland.