Флора
Сайрам-Өгем мемлекеттік ұлттық табиғи паркінің технико-экономикалық негіздемесі мен әдебиеттердегі мәліметтер бойынша Ұлттық парктің территориясында жоғарғы сатыдағы өсімдіктердің 102 тұқымдас пен 539 туыстан тұратын 1635 түрі кездеседі. Таксономиялық құрылымы Орталық Азия тауының флорасына типтес (Камелин, 1973, 1979), яғни 15 негізгі ірі тұқымдастардың өзі бүкіл флораның 75% және құрамында 10 – нан жоғары түрлерден тұратын ірі туыстар 92% эндемді түрлерді құрайды. Жалпы флораның 62 түрі ҚР Қызыл кітабына енген, ал сирек және жойылып бара жатқан түрлер саны – 67. Эндемді түрлердің саны - 204. Батыс Тянь-Шанның сирек және жойылып бара жатқан өсімдіктері әлі жете зерттелмеген. 2003 жылы Орталық-Азия трансшекаралық Батыс Тянь-Шанның биоалуантүрлілігін сақтау жобасының шеңберінде бір топ ғылыми зерттеу институттарының ғылыми қызметкерлерімен зерттелген. Сол кездегі зерттеу жұмыстарының нәтижесінде алғаш рет Қазақстанға жаңа бес түр, бүкіл Тянь-Шанға жаңа екі түр табылды.
Парктің флорасы эндемизмнің жоғары сипатында. Сайрам-Өгем МҰТП-нің территориясында және оған жақын аумақта 20 эндемдік туыс кездеседі (64 туысы таулы Орталық Азияның өкілдері болып табылады).

1. бұл жерде 72 түрге жуық жабайы түрлердің мәдени екпелері өседі;
2. паркте Өзбекстан Қырғызстан және Қазақстан Қызыл кітабына енген 67 сирек түрлер кездеседі.
3. парктің аумағы дәрілік өсімдіктерге бай: шипалылығы әртүрлі дәрежедегі 200 ге жуық өсімдік түрлері кездеседі.

Фауна
Сайрам-Өгем мемлекеттік ұлттық табиғи паркін 59 түр сүтқоректілер (Мұның ішінде кеміргіштер отрядынан -22 түрі, Жарқанаттылардан -14, Жыртқыштардан -14, Қос тұяқтылардан -5, Насекомдардан- 2, Қоян тәрізділерден -2 түр) мен 300 түр құстар мекендейді. Оның ішінде сүтқоректілерден 10 түр, құстардан 30 түр Қызыл кітапқа енген. Ал 22 түр құстардан, 14 түр сүтқоректілерден индикаторлық түрлерге жатады. Аймақта сүтқоректілердің шаруашылық маңызы бар мына түрлері тіршілік жасайды: түлкі (Vulpes), қарсақ (Vulpes corsac), қасқыр (Canis lupus), шиебөрі ( Canis aureus), ақкіс (Mustela ermineo), ақ қалақ (Mustela nivalis), сасық күзен (Mustela eversmanni), борсық (Meles meles), тарғыл мысық (Felis lybica), ұзынқұйрықты суыр (Marmota caudate), сарышұнақ (Sperimophilus fulvus) су тышқан (Ondatra zibethica), құм қоян (Lepus tolai).

Құстар
Паркте құстардың 300- ге жуық түрі бар. Оның ішінде ұялайтыны – 124, қалғандары ұшып өтетіндер және қоныс аударатындар. Қазақстанның Қызыл кітабына 30 түрі енген.

Балықтар
Балықтардың фаунасы қазіргі таңға аз зерделенген. Парктің аумағы үшін типтік түрі – кәдімгі қарабалық (Schisothorax intermedius) және жалаңаш осман (көкбас балық) (Diptychus dubowskii). Өгем өзенінде форельдің аз саны кездесті, сонымен қатар Арыс өзенінде сазан кездеседі.

Қосмекенділер мен бауырмен жорғалаушылар
Паркте бауырмен жорғалаушылардің 12 түрі мен Қазақстанның Қызыл кітабына енген 2 түрі және қосмекенділердің 2 түрі Қазақстанның Қызыл кітабына енген 1 түрі кездеседі, бұл осы топқа жататын аймақтық фаунаның 70 пайыздан артығын құрайды.

Омыртқасыз жануарлар
Сайрам-Өгем мемлекеттік ұлттық табиғи паркінің аумағында 2006 жылдан бастап жүргізілген зерттеулер нәтижесінде омыртқасыз жануарлардың 15 отрядынан 349 түрлері анықталды. 2010 жылы тағы да толықтырылады.

Сайрам-Өгем МҰТП-ның аумағында кездесетін омыртқасыз жануарлар