Este Parque cuenta con 1000 especies catalogadas de plantas vasculares, de las que 98 son árboles y arbustos. Quejigos, arces, encinas y alcornoques originan un bosque de carácter mixto con dominancia de unas u otras especies según la zona. Jaras (Cistus ladanifer), brezos (Erica arborea), madroños (Arbutus unedo), romeros (Rosmarinus officinalis), majuelos (Crataegus munogina subsp. brevispina), cantuesos (Lavandula stoechas), labiérnagos (Phyllirea angustifolia), lentiscos (Pistacia lentiscus), durillos (Viburnum tinus) y zarzamoras (Rubus ulmifolius) conforman el matorral que cubre laderas y montes.

En zonas de umbría es posible encontrar algún acebo (Ilex aquifolium). Lagunas y charcas se cubren de ranúnculos (Ranunculus ssp.); mientras en los tramos de aguas tranquilas y profundas del rio Bullaque son habituales los nenúfares amarillos (Nuphar luteum).

Arbutus unedo	Nuphar luteum

La vegetación de ribera de estas zonas alcanza cierta espesura en forma de bosques-galería que, umbrosos y húmedos, están formados principalmente por sauces (Salix atrocinerea), alisos (Alnus glutinosa) y fresnos (Fraxinus angustifolia). A sus pies, el arraclán (Frángula alnus), el mirto (Mirtus communis), el brezo, la zarza o algunas lianas como la madreselva (Lonicera implexa) y la zarzaparrilla (Smilax aspera) forman un sotobosque que da cobijo a numerosas aves. Entre los endemismos de área más reducida, destacamos: Digitalis mariana, Sideritis paulli, Coincya longirostra y Betula pendula parvibracteata restringidos a Montes de Toledo.

La fauna de este parque es muy rica, y cuenta con algunas especies endémicas y otras muchas amenazadas (21 a nivel nacional y 43 a nivle regional). Aquí viven cerca de 200 especies de aves: rapaces de gran tamaño, como el buitre negro (Aegypius monachus), el águila ibérica (Aquila adalberti), el águila real (Aquila chrysaetos); aves que habitan en las rañas, como la avutarda (Otis tarda), el sisón (Tetrax tetrax), la cogujada (Galerida cristata), etc; aves de los sotos como el martín pescador (Alcedo atthis), la oropéndola (Oriolus oriolus), el trepador azul (Sitta europea).

Águila imperial	Cigüeña negra

Cabañeros es tierra de grandes mamíferos (45 especies, 3 de ellas introducidas). Podremos ver al ciervo, al jabalí y al corzo.

La herpetofauna tiene también una buena representación (13 anfibios y 19 reptiles). También las especies de peces que viven en el Parque son varias.

Según el censo de 2008, el número de parejas de buitre negro (Aegypius monachus) asciende a 157, siendo Cabañeros la segunda colonia de cría del mundo, sólo por detrás de Monfragüe.