四川南河国家湿地公园范围内共有维管植物123科325属452种。其中蕨类植物5科7属11种；裸子植物6科9属10种；被子植物112科309属431种。公园有国家1级保护植物2种，银杏和水杉；国家2级保护植物4种，分别为金荞麦、莲、喜树、胡桃。

湿地公园及相邻区域有鱼类4目9科39种。有2种长江流域濒危动物进入《中国物种红色名录》（汪松等，2009），占整个流域鱼类种类的5.13%，分别为：长薄鳅（易危）和白缘鱼央。有长江上游特有鱼类3种，分别为短体副鳅、长薄鳅、四川白甲鱼，这些特有的鱼类资源，作为长江上游的重要种质保护、物种的保持等，具有重要的意义。

公园共有两栖动物12种，隶属2目6科8属。其中，蛙科2属5种；姬蛙科2属2种；蟾蜍科1属2种；雨蛙科、树蛙科和隐鳃鲵科均只有1种。《中国濒危动物红皮书》易危种有中华鳖、乌龟、王锦蛇、玉斑锦蛇、黑眉锦蛇、乌梢蛇；濒危种脆蛇蜥。中国特有种有丽纹龙蜥、中国石龙子、蓝尾石龙子、双斑锦蛇和北草蜥。

公园分布鸟类139种，隶属于39科95属。其中，极危鸟类1种，冠鱼狗，易危鸟类5种，以猛禽为主，低危鸟类18种。濒危鸟类中，水鸟13种，占33种濒危鸟类的39.4%。有国家国家Ⅱ级保护鸟类10种，除红腹锦鸡外，全是猛禽。灰胸竹鸡，红腹锦鸡，绿鹦嘴鹎，白头鹎，丝光椋鸟，棕头歌鸲，画鹛，棕头鸦雀，银脸长尾山雀等9种，为我国特产鸟类。