Đa dạng sinh học của Vườn quốc gia Phong Nha - Kẻ Bàng được chứng minh cao nhất ở Việt Nam với 2.951 loài thực vật thuộc 1.002 chi, 198 họ. Trong đó, có 111 loài trong sách đỏ Việt Nam 2007, 39 loài trong Nghị định 32/2006/NĐ-CP của Chính phủ. Về động vật, kết quả nghiên cứu đã thống kê được 825 động vật có xương sống và 464 loài động vật không xương sống thuộc 489 giống, 151 họ, 40 bộ. Trong 25 loài động vật mới được ghi nhận và công bố trên toàn thế giới; có 83 loài động vật hoang dã quý hiếm có tên trong Sách đỏ Việt Nam, 110 loài có tên trong Sách đỏ Thế giới. Hơn nữa, với đặc điểm hệ sinh thái núi đá vôi, đây là sinh cảnh của 10 loài linh trưởng, chiếm 50% tổng số loài thuộc bộ linh trưởng ở Việt Nam; trong đó, có 3 loài linh trưởng nguy cấp trên phạm vi toàn cầu là voọc Hà Tĩnh, voọc Chà vá chân nâu và vượn Đen má trắng. Ngoài ra, ở đây tồn tại nhiều sinh cảnh rừng tự nhiên còn tương đối nguyên sinh trên núi đá vôi với diện tích lớn nhất trong các khu rừng ở Việt Nam với gần 71.000ha, độ che phủ trên 90%. 

 

Hệ sinh thái Phong Nha – Kẻ Bàng có chức năng như cung cấp, điều hoà, hỗ trợ và văn hoá đã mang lại sinh kế cho hơn 60.000 người sống trong vùng đệm, hỗ trợ phát triển kinh tế xã hội trong các lưu vực sông Giang, sông Long Đại, sông Dinh và toàn tỉnh. Có thể nói lợi ích của tài nguyên thiên nhiên Phong Nha – Kẻ Bàng là rất to lớn.  Việc khai thác, sử dụng không hợp lý tài nguyên thiên nhiên dẫn đến nguy cơ suy giảm quần thể, như săn bắt động vật, khai thác gỗ trái phép, cháy rừng. Bên cạnh đó, tác động của hoạt động du lịch không kiểm soát có nguy cơ tiềm tàng làm suy thoái đa dạng sinh học và chất lượng môi trường sống.
 
Chủ đề Quốc tế đa dạng sinh học năm 2016 là thông điệp nói lên mối quan hệ tương tác giữa đa dạng sinh học và  sinh kế.  Mỗi khi một loài mất đi là ảnh hưởng cả một chu trình sinh học và là nguyên nhân tổn hại đến đa dạng sinh học mà đa dạng sinh học được xem là nền tảng của sự phát triển bền vững. Vì vậy, cần thiết phải có chiến lược sử dụng tài nguyên trên các nguyên tắc bảo tồn; chú trọng đến các giải pháp truyền thông nâng cao nhận thức của quần chúng nhân dân, đặc biệt là giới trẻ về tầm quan trọng, giá trị, vai trò của đa dạng sinh học  đối với phát triển kinh tế - xã hội; thực hiện quy định của pháp luật về bảo tồn đa dạng sinh học; huy động cộng đồng cùng tham gia vào các hoạt động bảo tồn và sử dụng bền vững đa dạng sinh học. Một số hoạt động cần được thúc đẩy thường xuyên và lâu dài,  như: bảo vệ môi trường; sử dụng hợp lý và tiết kiệm các nguồn tài nguyên; trồng, chăm sóc và bảo vệ cây xanh; bảo vệ nguồn nước; lồng ghép các hoạt động thúc đẩy việc thực hiện các mô hình bảo tồn đa dạng sinh học dựa vào cộng đồng; tiến tới kết hợp hài hòa sự phát triển kinh tế, xã hội và bảo vệ môi trường đáp ứng nhu cầu đời sống con người trong hiện tại và tương lai.