Συνολικά στον Όλυμπο, έχουν καταμετρηθεί από τους επιστήμονες πάνω από 1700 είδη φυτών, τα οποία αντιπροσωπεύουν το 25% της ελληνικής χλωρίδας.
Τα περισσότερα από αυτά, που βρίσκονται σε χαμηλό υψόμετρο, είναι τα συνηθισμένα μεσογειακά και κεντροευρωπαϊκά είδη. Στη γυμνή από δέντρα αλπική ζώνη, υπάρχουν πάνω από 150 είδη φυτών.
Από αυτά, τα μισά βρίσκονται μόνο στη Βαλκανική χερσόνησο και τα 23 είναι ενδημικά και είναι τα εξής:
Achillea ambrosiaca, Alyssum handelii, Asperula muscosa, Aubrieta thessala, Campanula oreadum, Carum adamovicii, Centaurea incomplete, Centaurea litochorea, Centaurea transies, Cerastium theophrasti, Coincla nivalis, Erysimum olympicum, Festuca olympica, Genista sakellariadis, Jankaea heldreichii, Ligusticum olympicum, Melampyrus ciliatum, Ophrys helenae, Poa thessala, Potentilla deorum, Silene oligantha, Viola striis – notata, Viola pseudograeca
Το είδος Jankaea heldreichii, φυτικό λείψανο από την εποχή των παγετώνων, παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τους επιστήμονες.
Η βλάστηση του Ολύμπου, λόγω του έντονου ανάγλυφου της μικρής απόστασης από τη θάλασσα και της δημιουργίας πολλών μικροπεριβαλλόντων, χαρακτηρίζεται ιδίως στην ανατολική πλευρά από μεγάλη αναρχία, όσον αφορά τη διαδοχικότητα των ζωνών βλάστησης.
Σε γενικές γραμμές, υπάρχουν τέσσερις ζώνες βλάστησης, με πολλές, όμως, αλληλοδιεισδύσεις ειδών, από τη μία στην άλλη.
Πάνω από τα 2500 μέτρα, που αποτελεί και το υψηλότερο δενδροόριο των Βαλκανίων, δεν έχουμε πλέον δάση, αλλά μόνο μια ποικιλία αλπικών οικοσυστημάτων χαμηλής βλάστησης με πολλά όμως σπάνια αγριολούλουδα, από τα οποία τα περισσότερα είναι ενδημικά της ελληνικής και βαλκανικής χλωρίδας.
Η πανίδα του Ολύμπου, που δεν έχει μελετηθεί συστηματικά μέχρι σήμερα, περιλαμβάνει σημαντική ποικιλία και χαρακτηρίζεται από την παρουσία σημαντικών, σπάνιων και απειλούμενων ειδών. Τα μεγάλα θηλαστικά, που ζούσαν παλαιότερα στην περιοχή, όπως το ελάφι, έχουν πλέον εξαφανιστεί από τον Όλυμπο. Στην αρχαιότητα υπήρχαν λιοντάρια (Παυσανίας) ενώ τουλάχιστον μέχρι τον 16ο αιώνα υπήρχαν αρκούδες (Βίος Αγίου Διονυσίου του Νεωτέρου).
Έχουν καταγραφεί 32 είδη θηλαστικών, στα οποία περιλαμβάνονται το αγριοκάτσικο (Rυρicapra rupicapra), το ζαρκάδι (Capreolus capreolus), το αγριογούρουνο (Sus scrofa), η αγριόγατα (Felis sylvestris), το κουνάβι (Martes foina), η αλεπού (Vulpes vulpes), ο σκίουρος (Sciurus vulgaris) κ.ά. Έχουν εντοπιστεί επίσης 108 είδη πτηνών (όπως τσιχλογέρακο, μαυρόγυπας, πετροπέρδικα, λευκοπελαργός, αγριοπερίστερο,κοκκινολαίμης, χρυσογέρακο, πετρίτης, δεντρογέρακο, χρυσαετός, φιδαετός, σταυραετός,τσαλαπετεινός), πολλά από τα οποία, ιδιαίτερα τα αρπακτικά, είναι σπάνια και προστατεύονται αυστηρά από διεθνείς συμβάσεις.
Υπάρχουν ακόμα τα συνηθισμένα ερπετά του ελληνικού χώρου (22 είδη όπως φίδια, χελώνες, σαύρες κ.λπ.) και ορισμένα αμφίβια (8 είδη) στα ρέματα και τις εποχιακές λίμνες, καθώς και μια μεγάλη ποικιλία εντόμων, κυρίως πεταλούδες, για τις οποίες ο Όλυμπος φημίζεται.