Svojráznosť podnebia, pestrá geologická stavba a reliéf Tatier podmienili výskyt špecifických druhov a spoločenstiev rastlín a živočíchov.
Najmä u rastlinných spoločenstiev je charakteristické rozlíšenie do výškovo rozdielnych piatich vegetačných stupňov. Takmer 2/3 územia národného parku pokrývajú lesy, prevažne smrekové a jedľovo-smrekové. Dominantnou drevinou je smrek obyčajný, výrazný je tu výskyt borovice lesnej a limbovej, smrekovca opadavého a kosodreviny. Menšie zastúpenie majú listnaté lesy - bučiny a javoriny, ktoré sa vyskytujú najmä v Belianskych Tatrách. 1/4 územia tvoria skalné plochy, vysokohorské hole, vodné plochy a len malú časť tvorí poľnohospodárska pôda.
Na území TANAP-u sa vyskytuje 1 300 druhov cievnatých rastlín, z ktorých je 37 druhov tatranských endemitov, 41 západokarpatských a 57 karpatských endemitov. K vzácnym tatranským endemitom patrí horčičník Wahlenbergov, lyžičník tatranský, turica nebadaná uhorská a iné. Glaciálne relikty reprezentuje napr. iskerník alpínsky, klinček ľadovcový, iskerník ľadovcový, horec ľadový, prvosienka najmenšia, lomikameň vždyzelený, vŕba bylinná, vŕba sieťkovaná a ďalšie.
Druhovú rôznorodosť v oblasti živočíšnej ríše zastupuje 115 druhov vtákov, 42 druhov cicavcov, 8 druhov plazov a 3 druhy obojživelníkov. Veľké zastúpenie tu majú aj bezstavovce. Zo živočíchov významnými reliktnými druhmi sú žiabronôžka arktická, ďubník trojprstý, drozd kolohrivý, pôtik kapcavý, orešnica perlavá a iné. Z ďalších chránených druhov môžeme spomenúť murárika červenokrídleho, z vyšších živočíchov patrí k významným druhom kamzík vrchovský, svišť vrchovský a medveď hnedý.
