Ze względu na pojezierny charakter obszaru najciekawsze siedliska związane są z wodami i terenami podmokłymi. Znajdziemy tu między innymi liczne łąki turzycowe i torfowiska porośnięte wieloma cennymi gatunkami roślin. Na uwagę zasługują także dobrze rozwinięte zbiorowiska roślinności wodnej, w tym także rozległe łąki ramienicowe (Jezioro Dominickie) czy występujące właściwie powszechnie zbiorowiska grzybieni białych. Cenne siedliska o charakterze bagiennym występują w rezerwacie Torfowisko nad Jeziorem Świętym, obejmujący torfowisko przejściowe wraz z zarastającym jeziorem, gdzie rośnie między innymi rosiczka okrągłolistna, wełnianka pochwowata czy bagnica torfowa. W rezerwacie krajobrazowym Wyspa Konwaliowa umiejscowionym na Jeziorze Radomierskim występuje łanowo konwalia majowa o unikatowym różowym zabarwieniu pręcików. Jednak zdecydowanie najcenniejszym przedstawicielem flory na tym terenie są selery błotne. Nad jeziorem Brenno odnotowano jedną z dwóch największych populacji tego gatunku w naszym kraju.

Przemęcki Park Krajobrazowy to także ogromne bogactwo fauny. Na całym jego obszarze, ze względu na duże zróżnicowanie środowisk, występuje wielka jej różnorodność. W parku żyje wiele gatunków bezkręgowców typowych dla tej części naszego kraju, spośród których dwa stanowią o jego wyjątkowości.

Na terenie kwaśnych dąbrów w Lasach Włoszakowickich żyje jedna z bardziej licznych krajowych populacji jelonka rogacza – największego polskiego chrząszcza, natomiast w starych dziuplastych drzewach występuje inny cenny i ważny gatunek chrząszcza, również związany z martwym drewnem – pachnica dębowa. W jeziorach i ciekach parku stwierdzono występowanie 21 gatunków ryb, między innymi karasia pospolitego, klenia, kiełbia, okonia, płoci, sielawy, suma, szczupaka czy węgorza, a także chronionych: kozy, piskorza i różanki. Nie dziwi więc nikogo duża liczba wędkarzy na brzegach i w łodziach, a także często odbywające się tu zawody wędkarskie.

Na terenie pojeziernym nie może także zabraknąć płazów. Występuje tu 11 z 13 nizinnych gatunków krajowych. Płazy ogoniaste reprezentowane są przez: traszkę zwyczajną oraz rzadką traszkę grzebieniastą. Spośród płazów bezogonowych spotkać można między innymi: ropuchę szarą, żabę jeziorkową, kumaka nizinnego oraz wyjątkowo liczną populację rzekotki drzewnej. Największa różnorodność świata płazów występuje w północno-wschodniej części parku, nad jeziorami: Wielkim, Małym, Trzebidzkim, Boszkowskim oraz na brzegach łączących je cieków.

Tereny parku stwarzają dogodne warunki do życia dla ptaków. Regularnie występuje tu ponad 140 gatunków lęgowych, a w okresie przelotów liczba ta rośnie do niemal 190. Większość z nich związana jest z siedliskami wodno-błotnymi.

Pilny obserwator może dostrzec: czaplę siwą i białą, bąka, bączka, derkacza, wąsatkę, lelka, perkozka, czy będącego symbolem parku perkoza dwuczubego. Z ptaków drapieżnych spotkamy między innymi: bielika, kanię rudą i czarną, błotniaka stawowego oraz rybołowa. Amatorzy podglądania ptasich zwyczajów powinni obowiązkowo wybrać się w rejon rezerwatu ornitologicznego Jezioro Trzebidzkie, a także nad jeziora: Miałkie, Górskie i Osłonińskie. Uzupełnieniem składu awifauny są liczne dziuplaki zamieszkujące tutejsze kompleksy leśne, w tym znacząca populacja dzięcioła średniego. Spośród ssaków, poza pospolitymi gatunkami, można spotkać tu chronione: wydrę europejską oraz bobra europejskiego.

Największym zagrożeniem dla tego regionu, podobnie jak dla innych terenów pojeziernych, jest nadmierny i niekontrolowany rozwój turystyki. Cechy charakterystyczne takiego terenu stanowiące o jego dużej wartości przyrodniczej są również największym magnesem przeciągającym turystów. Najbardziej narażona na dewastację jest strefa brzegowa największych jezior, czyli jednocześnie tereny najcenniejsze przyrodniczo. Zbyt duże natężenie ruchu turystycznego i jego silna koncentracja wokół zaledwie kilku miejsc powodują bardzo duże i często nieodwracalne straty w ekosystemie. Do tego dochodzi chaotyczna zabudowa rekreacyjna, rozwijana w miejscach zupełnie do tego celu nieprzystosowanych. Praktyki takie nie tylko mają zgubny wpływ na przyrodę, lecz wprowadzają także spory dysonans w harmonijnym krajobrazie. Inne zagrożenie stanowi presja na gospodarcze wykorzystanie bogactw naturalnych, bowiem tereny młodoglacjalne obfitują w złoża żwiru, a tereny przyjeziorne i łąkowe są dobrym miejscem do pozyskiwania torfu. Stąd też tak ważne jest prowadzenie na terenie parku spójnej, odpowiednio zaplanowanej gospodarki, uwzględniającej potrzeby ochrony przyrody.

Rezerwaty przyrody:

• Jezioro Trzebidzkie (rezerwat faunistyczny – ptaki utworzony w 2000 roku, powierzchnia: 90,71 ha) – płytkie i bardzo silnie zarastające jezioro wraz z rozległymi trzcinowiskami. Rezerwat ornitologiczny. Interesująca jest również znajdująca się na południowym brzegu jeziora skarpa porośnięta drzewostanem mieszanym z dorodnymi bukami.
• Torfowisko nad Jeziorem Świętym (rezerwat torfowiskowy utworzony w1959 roku, powierzchnia: 6,84 ha) – jedno z nielicznych w Wielkopolsce dobrze zachowanych torfowisk. Obejmuje torfowisko przejściowe wraz z typową dla niego roślinnością.
• Wyspa Konwaliowa (rezerwat krajobrazowy utworzony w 1957 roku, powierzchnia: 26,30 ha) – wyspa na Jeziorze Radomierskim porośnięta świetlistą dąbrową o charakterze naturalnym. Osobliwością rezerwatu jest występująca łanowo konwalia majowa o nietypowym, różowym zabarwieniu pręcików. Na wyspie gniazduje także wiele rzadkich gatunków ptaków.