La flora di Montecristo è stata gravemente compromessa già in epoche lontane  da uno sfruttamento intensivo  che oggi prosegue ad opera di capre e conigli selvatici introdotti  e che impediscono il rinnovamento naturale della flora.

Solo nella valle di Cala Maestra, che presenta un declivio più dolce, è cresciuta una rigogliosa vegetazione.
Sono comunque presenti oltre 300 specie botaniche spontanee e 20 specie  introdotte a scopi ornamentali o agricoli, tra queste Olivi, Viti,  Pini domestici, Pini d’Aleppo, Palme, Agavi, Oleandri, Eucalipti, Allori, Magnolie, Carrubi.

L’Ailanto (Ailanthus altissima), come in altre isole dell’Arcipelago, è diventato fortemente infestante e la sua espansione risulta una vera e propria emergenza ecologica della riserva.
Originariamente Montecristo doveva essere coperta da una fitta macchia mediterranea, dominata dal Leccio, del quale rimangono solo una decina di esemplari; oggi resistono chiazze di macchia degradata, soprattutto  di Erica (Erica scoparla, Erica arborea) ma anche con presenze di Corbezzolo, Mirto, Lentisco, Elicriso, Rosmarino e Cisto.
Numerose sono le sorgenti d’acqua: un piccolo ruscello scende nella valle di Cala Maestra e polle d’acqua sono presenti soprattutto nel versante settentrionale.

Nelle zone più umide e nei pressi dei corsi d’acqua si stendono tappeti di Felci, piante che vegetano su terreni acidi come quelli provenienti dalla disgregazione in atto nell’isola. Alle Felci si accompagnano Carex pendula, Scirpus setaccus, Arenaria balearica, assieme a diverse varietà di Muschi.

La fauna presenta specie di alto valore. Tra gli Insetti ed i Molluschi si riconoscono diverse specie endemiche di Montecristo. Interessante la fauna erpetologica con il Biacco e la Vipera aspis hugyi, una sottospecie assente dal resto dell’Arcipelago e dalla Toscana. Tra le pietre di granito si muovono il Discoglosso sardo, il Geco verrucoso, il Tarantolino tirrenico, la Lucertola di Montecristo. Sull’isola si possono rintracciare oltre 60 specie di uccelli fra stanziali e di passo. Tra i nidificanti si incontrano  il Gabbiano corso, la Berta minore, il Marangone dal ciuffo, il Gabbiano reale, il Falco della regina, il Falco pellegrino,  il Gheppio e probabilmente anche la rarissima Aquila di Bonelli. E’ possibile che sia ancora presente qualche esemplare di Coturnice orientale. Tra le altre specie nidificanti  sono da segnalare anche il Pigliamosche, la Magnanina e l’Assiolo.

Tra i mammiferi dominano tre specie introdotte dall’uomo: la Capra selvatica, il Coniglio selvatico e il Ratto. Le capre che vivono oggi a Montecristo provengono dal Montenegro  e furono importate ad opera di Vittorio Emanuele III, all’epoca in cui l’isola era riserva di caccia del Re d’Italia. Nelle grotte più in alto si possono rinvenire alcune specie di Pipistrelli e in un lontano passato anche la Martora, oggi estinta, sembra abbia abitato l’isola.

Ogni tanto si hanno notizie di avvistamenti della Foca monaca, un rarissimo pinnipede che in tutto il Mediterraneo conta poche centinaia di individui, e che viveva sicuramente in  una grotta del versante sud-est di Montecristo.

Il fondale marino, rigorosamente protetto, è formato da pareti verticali che sprofondano rapidamente nel blu popolato da Cernie, Saraghi, Corvine, Orate, Ricciole, Tunnidi e Dentici e ricoperto di fauna e flora multicolori.