Flora
Brijune čini specifičnim i vrijednim u krajobraznim relacijama našeg podneblja upravo vegetacijska komponenta. Na Velikom Brijunu ostvaren je izuzetno vrijedan sklad prirodnih i antropogenih elemenata u cjelovitoj slici krajolika. Zauzimanjem nekada poljoprivrednih površina i krčenjem dijela šumskih površina te njihovim pretvaranjem u pejzažne parkove s prostranim otvorenim travnjacima stvoren je izuzetan krajolik jedinstven na hrvatskoj obali Jadrana.
Glavnina flornih elemenata na Brijunskom otočju ima prava mediteranska obilježja. Najvažnije biljne kategorije Velikog Brijuna:makija (261 ha), travnjaci (124 ha), parkovi (118 ha), šume hrasta crnike (68 ha), šume crnike i lovora (48 ha), kulture četinara (18 ha)
Vrijedno je istaknuti da su na otočju pronađene neke vrste biljaka koje su uvrštene u skupinu posebno ugroženih vrsti u Istri (morska makovica, divlji krastavac, neke vrste trava i dr.), a one su na otočju dosta zastupljene i normalno se razvijaju.
Fauna
Obzirom na tisućljetnu prisutnost čovjeka na brijunskom otočju, životinjski svijet na otocima, posebno na Velikom Brijunu pored autohtonih životinja obogaćen je i mnogobrojnim unešenim vrstama koje nisu svojstvene ovom staništu, ali su se dobro aklimatizirale zahvaljujući gotovo idealnim mikroklimatskim uvjetima.
Podmorje
Razvedenost obala, raznolikost podloga, batimetrijska konfiguracija te specifični hidrodinamički uvjeti se odražavaju i u velikoj raznolikosti litoralnih biocenoza - životnih zajednica - koje su karakteristične za sjeverno - jadransku regiju i još uvijek nepromijenjene izvan utjecaja izravnih izvora onečišćenja.
Brijunski akvatorij značajan je kao mrijestilište riba te reprezentativna oaza (morski park) za tipične morske organizme sjevernog Jadrana, odnosno njihovih naselja i zajednica. Od morskih organizama koji su zaštićeni zakonom o zaštiti prirode u podmorju Brijuna utvrđena je prisutnost periske (Pinna nobilis) i prstaca (Lithophaga lithophaga). Od zaštićnih morskih kralježnjaka povremeno more oko Brijuna posjećuju kornjače i dupini. Postoji nekoliko endemskih vrsta organizama npr. smeđa alga Jadranski bračić ili plaštenjak Jadranski ciganin. Podmorje obiluje raznim vrstama spužvi, školjkaša, ježinaca, rakova, riba i drugim. Među ribama najzastupljeniji su lubini, orade, cipli, listovi, škarpine, ugori, zubaci, kavale… U prošlosti je u podmorju Brijuna utvrđeni velik broj vrsta koj se po prvi put spominju u Jadranu. Ovdje su opisane i neke za znanost nove vrste, kao rožnati koralj Alcyonium brionense (Kuekenthal 1906.), ili varijetet spužve Ircinia variabilis fistulata (Szymanski, 1904.).