Flora
A pesar de la aridez propia almeriense, el parque natural Sierra María-Los Vélez posee una espectacular belleza en la que destacan sus espléndidos pinares de pino carrasco ( Pinus halepensis ) y laricio ( Pinus nigra subsp. Salzmannii ) en las umbrías de la sierra, que contrastan con la aridez de las solanas, además de las dehesas en encinas de las zonas más protegidas y los sabinares y enebrales de las de mayor altitud. En las cumbres calizas y por encima de los 1800 metros la comunidad más extendida es el piornal.
 
La flora presente hasta el momento en el Parque Natural es de algo más de 1200 taxones citados, pertenecientes a 98 familias. De estos, 8 corresponden a especies amenazadas e incluidas en el Catálogo Andaluz de Especies Amenazadas.
 
Desde el punto de vista botánico y ecológico, los matorrales más interesantes se encuentran mayoritariamente en las zonas altas de la Sierra de María, coincidiendo con las áreas de mayor protección. Aquí la cubierta vegetal es muy reducida y debido al afloramiento masivo de rocas y la consiguiente escasez del suelo en ellas es posible encontrar endemismos propios de esta sierra como son Centaurea mariana y Sideritis stachyoides. Hay que destacar la presencia de un ejemplar muy antiguo de sabina albar , declarado Monumento Natural, cuyo valor radica en su singularidad por no ser una especie fácil de ver en Andalucía y su antigüedad superior a 600 años, circunstancia similar al longevo ejemplar de haya que se encuentra en el parque hermanado
 
Fauna
La relevancia faunística de este territorio se debe a la gran diversidad de ambientes y a las distintas comunidades vegetales que dan cabida a una rica variedad de fauna.
 
El grupo más representado es el de las aves con más de 106 especies entre el parque y su área de influencia, de las que el 53% son insectívoras, 18,7% granívoras y un 12% carnívoras.
 
Son de gran interés las poblaciones de aves esteparias y rapaces (17 especies de las 34 presentes en la Península Ibérica), encontrándose en Los Vélez las comunidades más diversas de toda la provincia. Destacan el águila real, águila calzada, halcón peregrino, búho real, calandria, alondra común, sisón y alcaraván, contando con la única colonia de cernícalo primilla que existe en la provincia de Almería. Es importante destacar la incorporación en los últimos años de especies que en otro tiempo fueron abundantes como el buitre leonado ( Gyps fulvus ), que ocupa la cúspide de la pirámide ecológica y que gracias a un proyecto de recuperación ha vuelto a nidificar en los antiguos farallones rocosos de La Muela.
 
Entre los vertebrados de sangre fría se han catalogado un total de 12 especies de reptiles. Hay que destacar la presencia de tortuga mora ( Testudo graeca ), para la que se creó un centro de recuperación.
 
Con respecto a los mamíferos, se alcanzan un total de 25 especies, casi todas de costumbres nocturnas o crepusculares. Destacan el gato montés, la jineta, el tejón o la comadreja, habiéndose constatado recientemente al presencia del topillo de cabrera ( Microtus cabrerae ), especie endémica de la península ibérica y catalogada en peligro de extinción.
 
De gran interés son algunos invertebrados presentes en el parque y exclusivos de las sierras béticas, destacando el grupo de los lepidópteros, de los cuales el 57% de los presentes en Andalucía se pueden encontrar en este espacio protegido. Señalar la mariposa apolo mariae ( Parnassius apollo subsp. mariae ) como endemismo local.