Среди них особенно интересны реликты (астрагал джимский, ферула илийская) и эндемики: тюльпаны - Альберта и короткотычиночный, смолевка Муслима, барбарис илийский, чезнея жунгарская, астрагал копальский, водосбор Виталия, кахрис Гердера, морковник скальный, волосореберник Голоскокова и др.
Большинство растений парка обладают полезными свойствами. Многие из них служат кормовыми объектами для диких животных. Семена и плоды поедают птицы и мышевидные грызуны, а вегетативные части - копытные. Особенно ценны ковыль восточный, костер японский, курчавка кустарниковая, кейреук, боялыч, саксаул черный, гониолимон красивый, полынь белоземельная и другие. Имеются здесь и медоносные (чингил, верблюжья колючка, карагана), эфиромасличные (тимьян, зизифора, змееголовник), лекарственные растения и т.д.
Фауна позвоночных животных тоже очень разнообразна. В р. Или и Капчагайском водохранилище обитают 20 видов рыб, в том числе 5 аборигенных видов, три из которых (балхашский окунь, илийская маринка и одноцветный губач) - эндемы. Остальные рыбы акклиматизированы (сазан, белый амур, толстолобик, жерех, сом, лещ, судак, каспийская вобла и др.). Шип, аральский усач, илийская маринка и балхашский окунь-краснокнижные виды.
Земноводных всего 3 вида - зеленая жаба, сибирская и озерная лягушки. Пресмыкающиеся представлены 25 видами. В горах обычны алайский гологлаз, щитомордник, степная гадюка, узорчатый полоз, а в пустыне и полупустыне - степная черепаха, такырная и пестрая круглоголовки, сцинковый и серый гекконы, степная агама, несколько видов ящурок, стрела-змея и другие.
Птиц около 200 видов, из них 174 гнездящихся. В Красную книгу занесены 18 видов: черный аист, белоглазая чернеть, скопа, змееяд, могильник, беркут, орлан-белохвост, стервятник, бородач, кумай, балобан, серый журавль, красавка, дрофа-красотка, бурый голубь, чернобрюхий рябок, саджа, филин.
На территории парка насчитывается более 70 видов млекопитающих, в том числе 7 краснокнижных: каменная куница, перевязка, среднеазиатская речная выдра, тянь-шаньский горный баран, снежный барс, джейран и кулан. В Алтын-Эмеле обитают самые крупные популяции джейрана (4000 голов) и сибирского горного козла (около 1500 особей). Кроме того, встречаются еще 4 вида парнокопытных (кабан, косуля, сайгак, архар) и 2 - непарнокопытных (кулан и лошадь Пржевальского).
Интересна история образования местной популяции сайгаков. В суровую зиму 1976-1977 гг. многочисленные стада сайгаков, мигрируя далеко на юг, заходили в несвойственные им места. Небольшая группа этих животных проникла по льду Капчагайского водохранилища к подножью гор Шолак и Матай, где осталась до весны. Весной, когда лед растаял, сайгаки не смогли вернуться назад и были вынуждены осваивать новую территорию в подгорной долине.
В начале прошлого века на всей равнинной территории Казахстана от р. Урал до оз. Зайсан обитали куланы. Но уже к середине тридцатых годов последние особи встречались только у подножий хребтов Хантау, Катутау и в низовьях р. Или.
В 1982 г. в горы Шолак были завезены куланы, но уже другого, туркменского подвида (эндемичный казахстанский подвид исчез в 1937 г.). Выпущенные на волю, они быстро освоили новую территорию и в настоящее время более 400 особей живут на просторах парка.
Еще один редкий вид, лошадь Пржевальского, исчез с территории Казахстана в позапрошлом веке, а из дикой природы вообще - во второй половине прошлого века. К настоящему времени дикие лошади сохранились лишь в нескольких зоопарках мира.
В 2003 г. с целью восстановления вида в природе из Германии были завезены несколько лошадей. Сейчас они уже освоились в новых условиях.В национальном парке Алтын-Эмель, благодаря усилиям его сотрудников, сохраняется все разнообразие живой и неживой природы, проводятся научные исследования по разным темам, ведется Летопись природы. Большое внимание здесь уделяется развитию экологического