Podnebie územia je pomerne teplé a vlhké. Okolie je súvisle porastené zachovalými čistými bučinami, ktoré vo vyšších polohách a na severných expozíciách striedajú bukové porasty s pralesným charakterom. Južné úpätie hôr lemujú dubovo - bukové porasty. Rastú tu aj viaceré endemity. Medzi najvzácnejšie patria iskerník karpatský, hadomor ružový, klinček bradatý, fialka dácka, mliečnik sojákov. Celkovo bolo zaznamenaných 1 010 druhov vyšších rastlín, 342 druhov machorastov, 210 druhov lišajníkov a 1 207 druhov húb. Významné sú práve početné porasty vzácnych húb a zvažuje sa ich ochrana. Sú na predbežnom zozname UNESCO.

Cez otvorenú krajinu prenikajú z juhu teplomilné stepné živočíchy, ktoré sa tu stretávajú s horskými druhmi Karpát. Z východokarpatských druhov žijú v pohorí niektoré mäkkýše, dážďovky a mnohonôžky.

Z chránených druhov hmyzu žije v lesoch Vihorlatu napr. fuzáč alpský a nosorožtek obyčajný.

Z motýľov je známy hlavne mlynárik horský (Pieris bryoniae vihorlatensis) a perlovec východný (Argynnis laodicae).

Z obojživelníkov sa tu vyskytujú všetky druhy našich mlokov.

Z plazov je hojná užovka stromová. Jedovatá zmija je v pohorí veľmi vzácna.

Vo väčších bystrinách žije pstruh potočný, ale aj mihuľa potiská.

Z vtákov sú významnými hniezdičmi  obe naše najväčšie sovy, výr skalný a sova dlhochvostá, ďalej bažant poľovný, orol krikľavý a v podhorí slávik veľký.

Z drobných cicavcov je pozoruhodný najmä výskyt hraboša močiarneho, raniaka malého a piskora vrchovského. Veľkým prírodným bohatstvom lesov je prítomnosť veľkých a vzácnych šeliem ako je vlk obyčajný (veľmi zriedkavý výskyt), mačka divá a vydra riečna.

V okolitých lesoch sa nachádza množstvo srnčej diviačej zveri.