Cechą wyróżniającą Park Krajobrazowy Puszcza Zielonka jest znaczna powierzchnia (78%), jaką pokrywają tereny leśne. Tak rozległe drzewostany charakteryzują się zarówno dużą różnorodnością siedliskową, jak i wiekową. Najciekawsze pod względem przyrodniczym fragmenty lasu zostały objęte ochroną w formie rezerwatów leśnych. Rezerwat Klasztorne Modrzewie koło Dąbrówki Kościelnej obejmuje jeden z najstarszych w Wielkopolsce drzewostanów modrzewiowo-sosnowych (z domieszką dębu, buka, daglezji), natomiast rezerwat Las mieszany w Nadleśnictwie Łopuchówko chroni monumentalny 200-letni las mieszany z dobrze wykształconym drzewostanem dębowo-sosnowym rodzimego pochodzenia. Na terenie parku i otuliny występuje także ponad 200 pomników przyrody, w tym zarówno pojedyncze drzewa, jak i całe aleje, jest też jeden głaz narzutowy znajdujący się w Zielonce. Wśród drzew objętych tą formą ochrony znalazły się dęby, sosny, buki, graby, ale także kasztanowce.

Wśród bogactwa gatunków runa lasów liściastych parku na uwagę zasługują między innymi: wawrzynek wilczełyko, lilia złotogłów, a także storczyki – kruszczyk szerokolistny i listera jajowata. Urokliwie wyglądają płaty konwalii majowej porastające dno lasu przy Dziewiczej Górze lub masowo zakwitające kokorycze puste przy Leśnej Klasie w Annowie. Warto też wspomnieć o jednej z ciekawostek florystycznych, jaką jest żywiec dziewięciolistny, roślina rzadko występująca na niżu, która na terenie parku posiada jedyne udokumentowane stanowisko w Wielkopolsce, chronione w ramach rezerwatu florystycznego Żywiec dziewięciolistny. Rzadkie gatunki flory związane są również z łąkami, na których wiosną kwitnie pełnik europejski oraz storczyki: kukułka krwista i szerokolistna. Natrafić można także na osobliwość świata roślin – nasięźrzała pospolitego, w Polsce mającego status narażonego na wyginięcie.

Warto również wspomnieć o niezwykle ciekawych przyrodniczo śródleśnych zbiornikach wodnych objętych ochroną rezerwatową (rezerwat florystyczny Jezioro Czarne oraz rezerwat krajobrazowy Jezioro Pławno), z którymi związane są rzadkie zbiorowiska, chociażby łąki ramienicowe czy też szuwar kłoci wiechowatej, a także chronione gatunki roślinności wodnej i torfowiskowej, między innymi mięsożerne pływacze (zwyczajny, drobny i pośredni), rosiczka okrągłolistna oraz kruszczyk błotny.

Wśród przedstawicieli fauny parku najlepiej poznaną grupą systematyczną są motyle większe. Podczas badań stwierdzono obecność 541 gatunków, w tym czerwończyka nieparka. Mięczaki reprezentowane są między innymi przez dwa rzadkie, kilkumilimetrowe gatunki ślimaka – poczwarówkę zwężoną oraz jajowatą. Wśród płazów występuje żaba jeziorkowa, śmieszka oraz wodna (uważana za mieszańca dwóch poprzednich taksonów), silnie związane ze środowiskiem wodnym, w odróżnieniu od żaby moczarowej i trawnej, które goszczą w wodzie przeważnie w okresie rozrodu. Spotykane są również ropucha szara, grzebiuszka ziemna, kumak nizinny, a także traszki (zwyczajna oraz grzebieniasta). Spośród gadów najliczniej występuje jaszczurka zwinka oraz zaskroniec zwyczajny, rzadziej jaszczurka żyworodna oraz padalec. Obszar parku charakteryzuje się znacznymi walorami ornitologicznymi. W drzewostanach wśród wielu gatunków odnotowano dudka, bociana czarnego, kanię rudą, dzięcioła średniego, siniaka, muchołówkę małą, a także dzięcioła czarnego dość powszechnie występującego na tym terenie. Ze terenami podmokłymi oraz zbiornikami wodnymi parku związane są między innymi: remiz, bąk, kszyk, perkoz dwuczuby, błotniak stawowy, gągoł oraz powszechnie występujący żuraw. W lasach, wśród przedstawicieli dużych ssaków spotkać możemy jelenie, sarny, oraz daniele, które tworzą tu jedną z najliczniejszych populacji w Polsce Z mniejszych ssaków wartych odnotowania na terenie parku obecne są nietoperze (14 gatunków), wśród których najliczniej występują gatunki związane ze zwartymi kompleksami leśnymi – borowiec leśny i borowiaczek. Bóbr europejski, introdukowany w dorzeczu Warty w latach 70. XX wieku, zadomowił się w parku na dobre, zajmując przede wszystkim rynny Trojanki oraz Dzwonówki.

Jednym z największych zagrożeń parku jest intensywna zabudowa otuliny, która miała być buforem chroniącym park przed negatywnymi wpływami aglomeracji miejskiej, a stała się obszarem atrakcyjnym dla powstałych i nadal powstających nowych inwestycji, które nie tylko bezpowrotnie niszczą walory krajobrazowe, ale przede wszystkim zamykają korytarze ekologiczne, zmniejszając tym samym przestrzeń życiową zwierząt obecnych na terenie parku. Kolejnym problemem, dotykającym najatrakcyjniejszych terenów parku, jest nasilający się od kilku lat ruch turystyczny, który często odbywa się poza wyznaczonymi trasami, co w konsekwencji przynosi znaczne zaśmiecenie czy fizyczne zadeptywanie cennych siedlisk przyrodniczych.

Rezerwaty przyrody

• Jezioro Czarne (rezerwat florystyczny utworzony w 1959 roku, powierzchnia: 17,75 ha) – chroni cenne stanowiska rzadkich roślin związanych z jeziorami dystroficznymi oraz płem torfowiska przejściowego.
• Jezioro Pławno (rezerwat krajobrazowy utworzony w 1978 roku, powierzchnia: 16,71 ha) – obejmuje malownicze jeziora: Pławno oraz Kociołek, a także okoliczne bagna i fragmenty lasu.
• Klasztorne Modrzewie koło Dąbrówki Kościelnej (rezerwat leśny utworzony w 1962 roku, powierzchnia: 5,81 ha) – jeden z najstarszych w Wielkopolsce drzewostanów modrzewiowo sosnowych z domieszką dębu, buka oraz daglezji. Najwyższe modrzewie osiągają tu wysokość około 40 m.
• Las mieszany w Nadleśnictwie Łopuchówko (rezerwat leśny utworzony w 1962 roku, powierzchnia: 10,83 ha) – monumentalny 200-letni las mieszany z dobrze wykształconym drzewostanem dębowo-sosnowym rodzimego pochodzenia.
• Żywiec dziewięciolistny (rezerwat florystyczny utworzony w 1974 roku, powierzchnia: 10,51 ha) – obejmuje las grądowy z jedynym udokumentowanym w Wielkopolsce stanowiskiem żywca dziewięciolistnego.