桓仁境内生态系统类型丰富多样，分为自然生态系统和人工生态系统两大类。自然生态系统主要包括、森林生态系统、河流生态系统等；人工生态系统则包括农田生态系统、城市生态系统。其中，农田生态系统、森林生态系统以及河流生态系统所占的比例较大，其他生态系统所占比例较小。

桓仁县的植物种类丰富多样，境内野生2000多种，其地带性植被属长白山植物区系与华北植物区系过渡地带的天然林，富含中温带大陆性湿润季风区的代表树种。乔灌木40科、94属、248种。主要代表树种为蒙古栎、红松、落叶松、云杉、冷杉、白桦、青杨、红柳、山槐、暴马丁香、刺五加、山葡萄、五味子等。最古老的稀少树种为被称为“活化石”的东北红豆杉；最珍贵的树种为刺楸、紫椴、黄檗、胡桃楸、牛皮杜鹃等。

桓仁县有近1596种动物生息，其中兽类45种，鸟类200种，鱼类30种，两栖类8种，爬行类13种，昆虫类1300种。同时生长2000多种植物，其中野生经济植物121科、469属、1193种。

桓仁县境内老秃顶子国家级自然保护区内野生动植物种类繁多，尚存有完整的原生植被群落。有古化石孑遗植物紫杉，世界独有的孑遗植物双蕊兰。桓仁牛毛大山千年紫杉在辽宁尚未有超越的报道，堪称“辽宁野生紫杉王”，它的发现扩大了紫杉生长海拔范围151m，在古植物地理、气象、生物生态、医药等方面有着重要科学研究价值。紫杉被列为我国一级珍稀濒危野生植物。

桓仁林蛙于1987年在辽宁省本溪市桓仁县发现，1993年被正式发表定名，是一个蛙类新种，隶属两栖纲、无尾目、蛙科、蛙属，与中国林蛙同域分布，但其分布区域较狭窄。桓仁林蛙在形态、繁殖和遗传上的生物学特征比较特殊，具有较高的科研价值，是著名的“森林卫士”，有着重要的生态学意义，也是我国东北地区的经济蛙种，雌性蛙体和其输卵管干制成的蛤士蟆油均是名贵的中药材和传统的高级滋补品，经济价值很高。桓仁林蛙1993年以前被认为是中国林蛙的幼蛙，仅在桓仁县的八里甸子有分布记录。

桓仁野生山野菜种类繁多，据调查，有37科、131种，主要品种为短果茴芹、刺龙芽、沙参、桔梗、刺五加等。主要分布于田坎、路旁、溪沟边及荒山荒坡或林地。大部分山野菜为草本植物，也有部分木本植物。桓仁县山野菜一般生长于山野、林边、树丛等处，未受农药、化肥等污染，是真正的纯天然无公害绿色食品，其食法多样，风味独特。几乎所有山野菜均可入药，对多种疾病具有明显的治疗作用，有些山野菜具有的特殊成分，可用于防治高血压、癌症等，其医疗价值极高。许多山野菜以其极高的食疗保健作用在国内外已被开发出了系列保健食品，而在桓仁地区历来就有采食山野菜的习俗，只要正确领导，合理开发，山野菜也能成为一项富民的林业优势产业。