Szata roślinna Karkonoszy należy do najbogatszych i najcenniejszych w całych Sudetach, chociaż została znacznie przekształcona przez działalność człowieka. Góry te, mimo niewielkiej wysokości, posiadają wyraźnie ukształtowane i zróżnicowane piętra roślinne. Co ciekawe, Karkonosze położone są nawet o kilkaset metrów niżej niż w inne góry wysokie, mimo to charakteryzują się bardzo ostrym klimatem, niespotykanym na tak niskich wysokościach.
Piętro podgórskie (do około 500 m n.p.m.) zostało praktycznie w całości zamienione w łąki i pola uprawne, występują tylko nieliczne zagajniki mieszane. Piętro regla dolnego (do około 1000 m n.p.m.) dawniej stanowiły lasy mieszane z przewagą buka. Dziś przeważają tu świerki, sztucznie nasadzane w XX w. Natura jednak rządzi się swoimi prawami i jeszcze w tym samym wieku rozpoczęło się wymieranie lasów świerkowych, które przybrało rozmiary klęski ekologicznej. Pierwotne fragmenty regla dolnego zachowały się w rejonie enklaw parku narodowego (na Chojniku i w okolicach Wodospadu Szklarki). Nieco wyżej, w piętrze regla górnego (1000-1400 m n.p.m.) dominuje (w formie pierwotnej) świerk z domieszką jarzębiny i jaworu. Najwyższe partie tej strefy porośnięte są przez kosodrzewinę. Pod względem botanicznym piętro kosodrzewiny (zwane również strefą subalpejską) stanowi najciekawszy obszar Karkonoszy. Rosną tu rośliny typowe dla wysokich gór Europy Środkowej, gór typu alpejskiego i obszaru arktycznego. Znajdziemy tu również niezmiernie ciekawe relikty epoki lodowcowej (szczególnie w Małym Śnieżnym Kotle). Runo piętra regla górnego jest zróżnicowane w zależności od położenia. Brzegi potoków porastają zespoły bujnych ziołorośli. Na tej wysokości występują takie rośliny jak: liporasta sasanka alpejska, dzwonek Scheutzera, goryczka trojeściowa, szarotka norweska. Piętro alpejskie (1400-1603 m n.p.m.) charakteryzuje się występowaniem widłaków i traw, choć można również spotkać jastrzębce, pierwiosnki oraz różnego rodzaju mchy i porosty. Pojawiają się one na szczytowych partiach Śnieżki i Czarnego Grzbietu, a także gołoborzach Małego i Wielkiego Szyszaka, Śmielca, Tępego Szczytu i na Czarnej Kopie. W Karkonoszach występują torfowiska wysokie (z niewielkimi stawkami-oczkami).
Świat zwierzęcy Karkonoszy jest skromniejszy, a wynika to z faktu, iż od dawna Karkonosze były penetrowane przez ludzi. Ostatni niedźwiedź został zabity pod Śnieżką w 1802 r. Podobny los, blisko 100 lat później, spotkał ostatniego żbika. Spośród większych ssaków występują tu przede wszystkim dziki (w liściastych lasach przedgórza), jelenie, sarny, a także muflony. W karkonoskich lasach spotkać można również trudne do wypatrzenia borsuki, a także lisy, kuny, łasice, tchórze i wiewiórki. Jedynym przedstawicielem alpejskiej fauny jest ryjówka górska. Bardzo różnorodny jest za to świat ptaków (m.in. z rodziny kuraków - głuszec, cietrzew, jarząbek, jak i łuszczyków - trznadel, zięba, gil). Najbogatszą grupą są bezkręgowce. Wśród nich znajduje się najwięcej gatunków chronionych w Karkonoszach. Obecnie, pod względem przyrodniczym, najcenniejszymi rejonami tego pasma są rezerwaty ścisłe oraz podnóża Lasockiego Grzbietu.