Le parc national compte une centaine de marais tufeux qui se caractérisent par la présence de sources pétrifiantes engendrant des concrétions calcaires. Ce sont des milieux très fragiles et près d’une cinquantaine d’entre eux sont inventoriés au sein du réseau Natura 2000.
Surplombé par une pelouse calcaire, la réserve naturelle nationale de Chalmessin constitue un trésor naturel au milieu des bois. Joncs, choins et roseaux tapissent le marais, véritable joyau de la réserve.
La plus grande orchidée de Fance métropolitaine est si emblématique qu’il est difficile de confondre avec une autre. Le gros labelle jaune et renflé de ses fleurs évoque la forme d’une chaussure, ce qui lui a donné son nom. Elle est très rare et protégée au niveau national.
Le Parc national de forêts est un des plus grands espaces forestiers protégés d'Europe. Des arbres morts y sont conservés lors du renouvellement des peuplements forestiers car ils constituent des habitats propices à certains espèces comme les oiseaux, les chauves-souris, les insectes ou encore les champignons.
Le damier du frêne est considéré comme en danger. Il figure dans la liste rouge des papillons de jour de france métropolitaine. Sa présence a pu être observée dans la Parc national de forêts.
Le chat forestier est très présent dans le Parc national de forêts. L’espèce, protégée nationalement depuis 1979, trouve ici de vastes et calmes territoires de chasse et de reproduction.
Le Parc national de forêts compte 4 abbayes du 12ème siècle remarquablement conservées et habitées pour 3 d’entre elles. Auberive est un centre d'art contemporain réputé.
Emblème du Parc national de forêts, la cigogne noire se nourrit principalement de poissons comme le chabo et d'amphibiens. Elle fréquente les forêts profondes, niche dans les grands arbres proches de zones humides.
20% des cigognes noires françaises ont élu domicile dans ces forêts.
Les milieux prairiaux constituent des écosystèmes très riches, dont le maintien est assuré par le pâturage et la fauche. À ce titre, le soutien à l'activité d'élevage constitue une priorité pour le futur Parc national.