西安浐灞湿地现有野生动物27目50科余150种。其中两栖爬行类4目7科14种，占陕西省两栖爬行类总种数的23.3%；鸟类14目28科76种，占陕西省鸟类总种数的21.1%；哺乳类5目7科20种，占陕西省哺乳类总种数的14.3%；鱼类4目8科40种，占陕西省鱼类总种数的24.4%。国家一级重点保护动物3种：黑鹳、大鸨、金雕；国家二级重点保护动物13种：白琵鹭、鸢、蜂鹰、赤腹鹰、大鵟、白尾鹞、燕隼、红脚隼、灰背隼、红隼、普通雕鴞、纵纹腹小鴞、长耳鴞；陕西省重点保护鸟类1种：斑头秋沙鸭；以中华鳖等为代表的陕西省保护鱼类49种。

西安浐灞湿地境内有维管束植物49科124属180余种，分别占陕西省维管束植物科、属、种总数的24.7%、1.5%、4.7%。其中蕨类植物1科1属2种，分别占陕西省蕨类植物科、属、种总数的3.7%、1.6%、0.9%；被子植物有48科123属178种，其中单子叶植物8科27属50种，双子叶植物40科96属128种，分别占陕西省被子植物科、属、种总数的29.6%、11.2%、5%。

西安浐灞植物群落有垂柳-杂草类、芦苇-杂草类、香蒲-杂草类、杂草类和水生植被类等五种。