La Reserva del Mbaracayú, en sus casi 65.000 hectáreas, incluye muestras representativas de dos ecosistemas que en la actualidad implican prioridades de conservación en el ámbito mundial.

1-El Bosque Atlántico Interior o Selva Paranaense, que forma parte de una unidad mayor, el denominado Bosque Atlántico (BA), el cual se halla distribuido en Brasil hasta la Costa Atlántica brasileña, noreste argentino y este de Paraguay;

2-El Cerrado, que se encuentra representado, aunque en menor porcentaje que el Bosque Atlántico, en la porción noreste de la Reserva, también compartida con el Brasil.

Están registradas 114 plantas de importancia económica, incluyéndose entre ellas a la cotizada Yerba Mate (Ilex paraguariensis) y otras con aplicaciones medicinales, aromáticas, comestibles, forrajeras, ornamentales, que indican la alta potencialidad del bosque como "banco genético".

La Reserva protege 21 especies botánicas consideradas en peligro de extinción en el Paraguay, resaltando el Helecho arborescente (Alsophyla atrovirens), la Calaguala (Anthurium plowmanii), la Peroba (Aspidosperma polyneuron), el Ca’avotory (Phyurus sp.), entre otras. 

Estos ecosistemas engloban a su vez una amplia diversidad de comunidades naturales: bosques de tamaño y composición variables, pastizales, sabanas con distintos grados de cobertura leñosa, lagunas, pastizales en suelos inundados, cuevas, ríos. Igualmente una importante área de la Cordillera del Mbaracayú se encuentra protegida dentro de la Reserva.

El ecosistema predominante es el bosque subtropical húmedo, asentado en su mayor parte sobre suelos arenosos, frágiles, poco fértiles y de aptitud netamente forestal. Aproximadamente un 80 % de la Reserva se halla cubierta de bosques con ejemplares arbóreos de hasta 35 metros de altura.

La precipitación media anual es de 1.700 mm. y las temperaturas llegan a 42°C en el húmedo verano y a –2°C durante el seco invierno.

La flora en el bosque Mbaracayú es diversa y despliega una riqueza de brillantes colores en flores y frutos. Es hábitat de varias especies forestales como el Lapacho (Tabebuia sp.), Cedro (Cedrela fissilis), Guatambú (Balfourodendron riedelianum), Peterevy (Cordia tricótoma), Curupa’y (Piptadenia sp.), Yvyra pytá (Peltophorum dubium), etc.

Entre los representantes de la fauna silvestre amenazada de extinción, los que están siendo protegidos en la Reserva, se encuentran el Yaguareté (Panthera onca), Mborebí o Tapir (Tapirus terrestris), Aguará guasú (Chrysoncyon brachyrus), Yaguá yvyguy (Speothos venaticus), Nutria o Lobopé (Lutra longicaudis), Tatú carreta (Priodontes maximus), etc. Además, dos especies de monos, cinco de felinos, cuatro de armadillos y una considerable diversidad de micromamíferos hacen del Bosque Mbaracayú un santuario para la fauna.

También deambulan por el área más de 400 especies de aves, que representan aproximadamente el 60% de las citadas para el Paraguay. Entre las mismas se destacan el Gua’a pytá o Papagallo Rojo (Ara chloroptera), el Yruvú ruvichá o Buitre Real (Sarcoramphus papa), el Yacupetí (Pipile jacutinga), el Carpintero de cara canela (Dryocopus galeatus) y otras que igualmente están amenazadas de extinción y que encuentran una segura protección en los bosques del Mbaracayú.

El mítico y casi extinto Pájaro Campana (Procnias nudicollis) se constituye en un verdadero símbolo del lugar, pues su canto se oye frecuentemente en el área.

Los humedales ofrecen condiciones propicias a 2 especies de caimanes: el Yacaré jhú (Caiman yacaré) y el Yacaré overo (Caiman latirostris). Entre los anfibios, podemos mencionar la presencia de unas 20 especies.

Estudios de la diversidad de mariposas llevados a cabo en la Región Oriental del Paraguay, revelan que el Mbaracayú cuenta con la mayor diversidad a nivel regional. Del mismo modo se han registrado 219 especies de hormigas.