Богатство биоразнообразия региона Нижней Волги определяется преимущественно динамичностью водного режима. Разнообразие комплексов создаётся за счёт богатства наземного, околоводного и водного растительного и животного  мира, обитающих в данной местности. 

Флора Волго-Ахтубинской поймы включает 876 видов сосудистых растений. На территории Нижней Волги отмечено четыре эндемичных вида растений: шароцветник волжский (Sphaeranthus volgensis Tzvel. (Asteracae), роголистник Коссинского (Ceratophyllum kossinskyi Kuzen.(Ceratophyllaceae), дрема астраханская (Melandrium astrachanicum Pacz. (Caryophyllaceae), верблюдка нителистная (Corispermum filifolium C.A. Mey. Ex A. Beck (Chenopodiaceae). На гривах вдоль рек и на относительно более высоких островах расположены леса из белой ивы (Salix alba) и тополя (Populus Alba, P. nigra). Характерной особенностью северной части поймы является наличие дубрав (Quercus robur). В низинах, по берегам рек и озер встречаются различные водные растения, с преимуществом рогоза узколиственного (Typha angustifolia), тростника обыкновенного (Phragmites australis). В низинах, ежегодно затапливаемых во время половодья, пойменные луга. Луга имеют большое значение в качестве нерестилищ для рыбы - вобла (Rutilus rutilus caspius), жерех (Aspius aspius), сазан (Cyprinus carpio), равно как и внутренние водоемы поймы - щука (Esox lucius), сом (Silurus glanis), карась (Carassius carassius), судак (Stizostedion lucioperca), окунь (Persa fluviatilis), линь (Tinca tinca). Изобилие рыбы, а также насекомые и земноводные, привлекает большое количество птиц. Как и растительный мир Волго-Ахтубинской поймы, животный мир чрезвычайно разнообразен. Обычно животные зональных полупустынных ландшафтов соседствуют с населением азональных водно-болотных угодий и лесов.

 
Фауна Волго-Ахтубинской поймы включает в себя 50 видов рыб, 5 видов земноводных, 10 видов рептилий, 38 видов млекопитающих, 242 вида птиц, а также 1 500 видов насекомых и других беспозвоночных, хотя эти последние две группы остаются недостаточно изученными.

 
Фауна Нижней Волги, занесённая в Красный список Международного союза охраны природы (МСОП), находящаяся под угрозой исчезновения: европейская болотная черепаха (Emys orbicularis), степная гадюка (Vipera ursinii), европейская норка (Mustela lutreola), выдра (Lutra lutra), русская выхухоль (Desmana moschata). В Волго-Ахтубинской пойме в разное время года можно наблюдать 16 видов птиц списка МСОП, в т.ч. краснозобую казарку (Branta ruficollis) и савку (Oxyura leucocephala). Регион Нижней Волги является местом естественного воспроизводства 6 видов каспийских осетровых. Четыре вида осетровых рыб: русский осетр (Acipenser gueldenstaedti), белуга (Huso huso), севрюга (Acipenser stellatus) и стерлядь (Acipenser ruthenus) внесены в Красный Список МСОП как находящиеся под угрозой исчезновения.

На  территории также встречается как минимум 20 эндемичных подвидов рыб. Регион служит местом нереста и обеспечивает воспроизводство кормовой базы для большей части проходных, полупроходных рыб Каспийского моря и туводных пресноводных рыб, включая особо ценные осетровые виды рыб и белорыбицу (Stenodus leucichthys), которые находятся под угрозой глобального исчезновения.

В результате строительства водохранилищ на Волге естественные нерестилища проходных осетровых видов рыб сократились с 3400 га по всему руслу реки и ее притокам до 430 га в пределах Волго-Ахтубинской поймы (р. Волга, р. Ахтуба) ниже плотины Волгоградской ГЭС. Наличие естественных нерестилищ является необходимым условием сохранения генофонда этих видов рыб.

ОСОБО ОХРАНЯЕМЫЕ ПРИРОДНЫЕ ТЕРРИТОРИИ  (ООПТ)

На демонстрационной площадке Нижней Волги расположены ООПТ различного ранга. Охраняемые природные территории Нижней Волги имеют региональный статус. Сеть охраняемых территорий включает в себя: 

• Природный парк «Волго-Ахтубинская пойма» (Волгоградская область) категория №5 МСОП (площадь 151 806 га). Имеет международное значение, включён в список ЮНЕСКО МАБ.
• Природный парк Республики Калмыкия, категория №5 МСОП (площадь 4323 га);
• Природный парк «Волго-Ахтубинское междуречье» (Астраханская область, площадь 196000 га).