Khu SQTG là nơi có độ che phủ rừng cao nhất tỉnh Nghệ An, có ĐDSH cao với sự đa dạng và phong phú về các loài, hệ sinh thái và nguồn gien. Hành lang xanh tự nhiên nối kết 3 vùng lõi là: VQG Pù Mát, Khu BTTN Pù Huống và Khu BTTN Pù Hoạt, tạo nên sự liên tục về sinh cảnh và duy trì hiệu quả bảo tồn ĐDSH thông qua việc giảm tối đa sự chia cắt môi trường sống do các hoạt động kinh tế của con người. 
Các sinh cảnh sống ở Khu SQTG miền TNA rất đa dạng bao gồm: núi, đất ngập nước, suối và sinh cảnh khác dẫn tới sự đa dạng của hệ sinh thái gồm các hệ sinh thái rừng, các hệ sinh thái nước ngọt như sông ngòi, lòng hồ… Hệ sinh thái rừng của đại diện cho hầu hết các kiểu rừng của rừng mưa nhiệt đới, gồm: Kiểu rừng kín thường xanh mưa mùa nhiệt đới, rừng kín lá rộng thường xanh mưa mùa trên núi đá vôi, rừng hỗn giao gỗ nứa, rừng tre nứa, trảng cây bụi và trảng cỏ; và rừng trồng.
Các hệ sinh thái đại diện cho Khu DTSQ hiện diện chủ yếu trong 3 vùng lõi: VQG Pù Mát, khu BTTN Pù Huống và khu BTTN Pù Hoạt. Ba (03) vùng lõi là nơi tập trung cao nhất của ĐDSH: 
VQG Pù Mát có tỉ lệ che phủ trên 80% diện tích. Sự phân bố của lớp phủ thực vật như sau: 62% là rừng nguyên sinh (gần như chưa bị tác động), 30 % là rừng có tán che chở đã bị tác động, 3% là rừng tái sinh bị tác động nghiêm trọng, 1% là đất canh tác. Diện tích còn lại là thực vật hỗn giao cây bụi ven sông, đá và đất trống. 
Khu BTTN Pù Huống và Pù Hoạt có rừng núi đất, núi đá với nhiều loài động thực vật có giá trị bảo tồn mang tính toàn cầu. Sự đa dạng về sinh cảnh là yếu tố quan trọng tạo nên tính ĐDSH cao của khu hệ động thực vật rừng của khu bảo tồn. 
Đa dạng sinh học của Khu DTSQ miền Tây Nghệ An đại diện cho hầu hết các kiểu rừng của rừng mưa nhiệt đới, các sinh cảnh sống rất đa dạng bao gồm: núi, đất ngập nước, suối và sinh cảnh khác. Đây là khu vực duy nhất của miền Bắc còn lại một diện tích lớn rừng nguyên sinh đang được bảo vệ tốt, đặc biệt là khu vực dọc biên giới Việt Lào. Trong khu vực có khoảng 3.961 loài, trong đó có khoảng 3.019 loài thực vật có mạch; có 942 loài động vật có xương sống lớn nhỏ đã được ghi nhận (Khu DTSQ miền Tây Nghệ An, 2015), trong đó động vật nguy cấp, quý hiếm có 25 loài thuộc Sách đỏ Việt Nam 2007; 23 loài Sách Đỏ IUCN 2013; 25 loài CITES 2006 một số loài như: sao la, hổ, thỏ vằn Trường Sơn, công… Thực vật nguy cấp, quý hiếm có 9 loài thuộc Sách đỏ Việt Nam 2007; 9 loài Sách Đỏ IUCN 2013; 3 loài CITES 2006 một số loài như Thông đỏ, Sao Hải nam, Trắc, Nghiến…. (Chi tiết tại phụ lục 1).
Từ năm 2015 đến 2017, các nghiên cứu tại Khu DTSQ đã phát hiện và bổ sung 5 loài thực vật thuộc họ Gừng cho hệ thực vật Việt Nam (Đài et al., 2017). Đó là các loài: 
- Ét linh Vân Nam Etlingera yunnanensis (T. L. Wu & S. J. Chen) R. M. Smith (Đài et al., 2015)
- Gừng lá sáng bóng Zingiber nittens M.F. Newman (Hung et al., 2017)
- Riềng nhiều hoa Alpinia polyantha D. Fang (Hương et al., 2015)
- Gừng tím Zingiber ottensii Valeton (Sâm et al., 2016)
- Gừng quả trần Zingiber nudicarpum D. Feng (Sâm et al., 2017)
Đặc biệt, có hai loài động vật lần đầu tiên công bố trên thế giới, được phát hiện ở Khu DTSQ. Đó là:
- Cóc mày Pù Hoạt Leptolalax puhoatensis, được công bố trên tạp chí phân loại động vật - Zootaxa (số 4273, tháng 6/2017) (Rowley et al., 2017). Tên khoa học của loài này được đặt theo địa điểm thu mẫu tại Khu BTTN Pù Hoạt.
- Ếch sừng châu Á Megophrys latidactyla, được tìm thấy tại Vườn quốc gia Pù Mát và công bố trên tạp chí của Nga về lưỡng cư và bò sát - Russian Journal of Herpetology (Số 2, tháng 09/2015 (Orlov et al., 2015).
Dịch vụ hệ sinh thái của Khu dự trữ Sinh quyển miền Tây Nghệ An có đầy đủ bốn loại: dịch vụ hỗ trợ (chu kỳ dinh dưỡng, ĐDSH), dịch vụ cung cấp (gỗ, lâm sản ngoài gỗ, nước,…), dịch vụ điều hòa (điều hòa nguồn nước, chất lượng không khí), dịch vụ văn hóa (cung cấp cảnh quan tươi đẹp, không gian văn hóa) (Chi tiết về dịch vụ hệ sinh thái của Khu DTSQ được mô tả trong Phụ lục 2).
Cho đến năm 2017, sau 10 năm hoạt động, Khu SQTG miền Tây Nghệ An vẫn đảm bảo được tính ĐDSH cao với sự đa dạng về loài, hệ sinh thái và nguồn gen. Diện tích rừng tự nhiên trong các vùng lõi được bảo vệ nguyên trạng. Hệ sinh thái rừng trồng được cải thiện đáng kể với việc nhiều diện tích đồi núi trọc trước đây đã được phủ xanh. 
Đánh giá chung là so với hồ sơ đề cử năm 2007 thì đến nay, Khu SQTG miền Tây Nghệ An vẫn đảm bảo tính đa dạng sinh học cao với sự đa dạng về loài, đa dạng hệ sinh thái và đa dạng nguồn gen.

Phụ lục 1. Danh mục loài
Phụ lục 1.1. Danh sách các loài động vật nguy cấp

TT	Tên khoa học		Tên Việt Nam	RDB 2007	IUCN 2012	CITES 2010	NĐ32
	CHIM
1	Aceros nipalensis	(Hodgson, 1829)	Niệc cổ hung	CR	VU	PLII	IIB
2	Pavo muticus	(Linnaeus, 1766)	Công	EN	EN	PLII	IB
3	Emberiza aureola	Pallas, 1773)	Sẻ đồng ngực vàng		EN
4	Sitta formosa	(Blyth, 1843)	Trèo cây lưng đen		VU
	THÚ
1	Bos gaurus	(C.H. Smith, 1827)	Bò tót	EN	VU	PLI	IB
2	Capricornis sumatraensis	(Bechstein, 1799)	Sơn dương	EN	VU	PLI	IB
3	Pseudoryx nghetinhensis	(Dung et al.,1993)	Sao la	EN	CR	PLI	IB
4	Muntiacus vuquangensis	(Do Tuoc et al., 1994)	Mang lớn	VU	EN	PLI	IB
5	Rusa unicolor	(Kerr, 1792)	Nai	VU	VU
6	Cuon alpinus	(Pallas, 1811)	Chó sói lửa, Sói đỏ	EN	EN	PLII	IB
7	Neofelis nebulosa	(Griffit, 1821)	Báo gấm		VU	PLI	IB
8	Pardofelis marmorata	(Martin, 1873)	Mèo gấm	VU	VU	PLI
9	Prionailurus viverrinus	(Bennett, 1833)	Mèo cá	EN	EN		IB
10	Arctictis binturong	(Raffles, 1821)	Cầy mực	EN	VU	PLIII
11	Aonyx cinereus	(Illiger, 1815)	bé	VU	VU	PLII	IB
12	Lutrogale perspicillata	(Hilaire, 1826))	Rái cá lông mượt	EN	VU	PLII	IB
13	Helarctos malayanus	(Raffles, 1821)	Gấu chó	EN	VU	PLI	IB
14	Ursus thibetanus	(G. [Baron] Cuvier, 1823)	Gấu ngựa	EN	VU	PLI	IB
15	Chrotogale owstoni	(Thomas, 1912)	Cầy Vằn bắc	VU	VU
16	Viverra megaspila	(Blyth, 1862)	Cầy giông sọc	VU	VU		IIB
17	Manis javanica	(Desmarest, 1822)	Tê tê Java	EN	EN	PLII	IIB
18	Manis pentadactyla	(Linnaeus, 1758)	Tê tê vàng	EN	EN	PLII	IIB
19	Macaca arctoides	(Geoffroy, 1831)	Khỉ mặt đỏ	VU	VU		IIB
20	Macaca leonina	(Blyth, 1863)	Khỉ đuôi lợn	VU	VU		IIB
21	Macaca nemestrina	(Linnaeus, 1766)	Khỉ đuôi lợn		VU
22	Pygathrix cinerea	(Nadler, 1997)	Chà vá chân xám		EN		IB
23	Pygathrix nemaeus	(Linnaeus,1771)	Chà vá chân nâu	EN	EN		IB
24	Trachypithecus phayrei	(Blyth, 1847)	Voọc xám	VU	EN
25	Nomascus leucogenys	(Ogilby, 1840)	Vượn đen má trắng	EN	EN		IB
26	Nycticebus coucang	(Boddaert, 1785)	Cu li lớn	VU	VU	PLI	IB
27	Nycticebus pygmaeus	(Bonhote, 1907)	Cu li nhỏ	VU	VU	PLI	IB
28	Elephas maximus	(Linnaeus,1758)	Voi	CR	EN	PLI	IB
29	Maxomys rajah	(Thomas, 1894)			VU
30	Niviventer cremoriventer	(Miller, 1900)	Chuột bụng kem		VU
31	Rattus mollicomulus	(Tate and Archbold, 1935)	Chuột đàn		VU
	BÒ SÁT
1	Orthriophis moellendorfi	(Boettger, 1886)	Rắn sọc đuôi khoanh	VU	VU
2	Ophiophagus hannah	(Cantor, 1836)	Rắn hổ chúa	CR	VU	PLII	IB
3	Python bivittatus	(Kuhl, 1820)	Trăn đất	CR	VU	PLII	IIB
4	Cuora galbinifrons	(Bourret, 1939)	Rùa hộp trán vàng	EN	EN
5	Cuora mouhotii	(Gray, 1862)	Rùa xa nhân	EN	EN	PLII
6	Cuora trifasciata	(Bell, 1825)	Rùa hộp ba vạch	CR	EN		IB
7	Geoemyda spengleri	(Gmélin, 1789)	Rùa đất spengle		EN	PLIII
8	Heosemys grandis	(Gray, 1860)	Rùa đất lớn	VU	VU	PLII	IIB
9	Mauremys mutica	(Cantor, 1842)	Rùa câm		EN	PLII
10	Mauremys sinensis	(Gray, 1834)	Rùa cổ sọc		EN	PLIII
11	Sacalia quadriocellata	(Siebenrock, 1903)	Rùa bốn mắt (Rùa mắt		EN	PLIII
12	Platysternon megacephalum	(Gray, 1831)	Rùa đầu to	EN	EN	PLII	IIB
13	Indotestudo elongata	(Glyth, 1853)	Rùa núi vàng	EN	EN		IIB
14	Manouria impressa	(Gunther, 1882)	rùa Vuông, rùa Tráp)	VU	VU		IIB
15	Amyda cartilaginea	(Boddaert, 1770)	Ba ba Nam bộ	VU	VU	PLII
16	Palea steindachneri	(Siebebrock, 1906)	Ba ba gai	VU	EN	PLIII
17	Pelodiscus sinensis	(Wiegmann, 1835)	Ba ba trơn		VU
18	Pelochelys cantorii	(Gray, 1864)	Giải(Tạnh, Tô pạnh)	EN	EN
	LƯỠNG CƯ
1	Gracixalus cf.jinxiuensis	(Hu in Hu, Fei & Ye, 1978)	Nhái cây gin xiu		VU
2	Rhacophorus kio	(Ohler & Delorme, 2005)	Ếch cây kio	EN	VU
	CÁ
1	Sewellia lineolata	(Valenciennes, 1846)	Cá đép thường		VU
2	Cyprinus carpio	(Linnaeus, 1758)	Cá chép		VU
3	Tor malabaricus	(Jerdon, 1849)	Cấy		EN

Ghi chú:
CR- Cực kỳ nguy cấp, EN - Nguy cấp, và VU - Sắp nguy cấp theo phân loại của IUCN 2012
RDB - Sách đỏ Việt Nam 2007; IUCN 2013 - Sách Đỏ IUCN 2013; CITES 2006 - Công ước về thương mại quốc tế các loài động, thực vật hoang dã nguy cấp; NĐ 32 - Nghị định 32/2006/NĐ-CP ngày 30/03/2006 của Chính phủ về quản lý thực vật rừng, động vật rừng nguy cấp, quý, hiếm.
 
Phụ lục 2. Các dịch vụ hệ sinh thái rừng Khu SQTG miền Tây Nghệ An

Dịch vụ	Thông tin chi tiết về dịch vụ hệ sinh thái	Bên hưởng lợi
Dịch vụ hỗ trợ	Không có sự thay đổi lớn. Dịch vụ hỗ trợ của khu dự trữ được coi là cần thiết cho việc sản xuất của tất cả các dịch vụ hệ sinh thái khác trong khu sinh quyển, bao gồm hình thành đất, quang hợp, sản xuất cơ bản, chu kỳ dinh dưỡng và chu kỳ nước.	Người dân, cộng đồng địa phương, những người sống xung quanh khu dự trữ hoặc nơi khác đến
Dịch vụ điều tiết	Không có sự thay đổi lớn. Bao gồm: điều tiết nước cho hoạt động sản xuất như thủy điện, cho hoạt động sản xuất nông nghiệp, chống xói mòn, kiểm soát lũ, hấp thu carbon, điều hòa không khí, lọc nước	Người dân, cộng đồng địa phương, những người sống xung quanh khu dự trữ hoặc nơi khác đến Nhà máy thủy điện, hồ chứa nước, khu sản xuất công nghiệp…
Dịch vụ cung cấp	Có sự thay đổi: 1) Cung cấp gỗ và lâm sản ngoài gỗ từ rừng tự nhiên giảm nhưng cung cấp gỗ từ rừng trồng tăng lên. 2) Cung cấp nước cho các nhà máy thủy điện, các nhà máy sản xuất công nghiệp tăng lên 3) Cung cấp nước cho sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp (trồng trọt, chăn nuôi) tăng nhờ việc xây dựng các hồ thủy điện và thủy lợi	Người dân, cộng đồng địa phương, những người sống xung quanh khu dự trữ hoặc nơi khác đến Nhà máy chế biến gỗ, công ty dược phẩm, nhà máy, các khu công nghiệp…
Dịch vụ văn hóa	Cung cấp dịch vụ du lịch cảnh quan, tâm linh hay dich vụ hỗn hợp tăng lên do hệ thống cơ sở hạ tầng được cải thiện (đặc biệt là đường giao thông). Dịch vụ hỗ trợ đào tạo, giáo dục môi trường ngày càng tăng.	Người dân, cộng đồng địa phương, những người sống xung quanh khu dự trữ hoặc nơi khác đến
Dịch vụ hỗ trợ	Không có sự thay đổi lớn. Dịch vụ hỗ trợ của được coi là cần thiết cho việc sản xuất của tất cả các dịch vụ hệ sinh thái khác trong khu DTSQ, bao gồm hình thành đất, quang hợp, sản xuất cơ bản, chu kỳ dinh dưỡng và chu kỳ nước.	Người dân, cộng đồng địa phương, những người sống xung quanh khu dự trữ hoặc nơi khác đến
Dịch vụ điều tiết	Không có sự thay đổi lớn. Bao gồm: điều tiết nước cho hoạt động sản xuất như thủy điện, cho hoạt động sản xuất nông nghiệp, chống xói mòn, kiểm soát lũ, hấp thu carbon, điều hòa không khí, lọc nước	Người dân, cộng đồng địa phương, những người sống xung quanh khu dự trữ hoặc nơi khác đến Nhà máy thủy điện, hồ chứa nước, khu sản xuất công nghiệp…

 
Phụ lục 1.2. Danh sách các loài thực vật quan trọng

TT	Tên khoa học	Tên Việt Nam	Dạng sống	Công dụng	Tình trạng nguy cấp
					RDB 2007	IUCN 2013	CITES 2006	NĐ 32
1	Cephalotaxus mannii Hook. F.	Đỉnh tùng	G	LG	VU	VU		IIA
2	Fokienia hodginsii Henry et Thomas	Pơ mu	G	LG	EN	VU		IIA
3	Cycas pectinate Griff	Thiên tuế dược	B	CC	VU	VU	PLII	IIA
4	Taxus chinensis (Pilg.) Rehd.	Thông đỏ	G		VU	EN	PLII	IIA
5	Cunninghamia konishii Hayata	Sa mộc dầu	G	LG	VU	EN		IIA
6	Xylopia pierrei Hance	Dền trắng	G	LG	VU	VU
7	Bursera tonkinensis Guillaumin	Trám chim, Rẫm	G	LG.AQ	VU	VU
8	Hopea hainanensis Merr. Et Chun	Sao hải nam	G	LG	EN	CR
9	Hopea mollissima Merr.) Hand. Mazz.	Sao mặt quỷ	G	LG	VU	CR
10	Hopea pierrei Hance	Kiền kiền	G	LG	EN	EN
11	Dalbergia cochinchinensis Pierre	Trắc cam-pu-chia	G	LG	EN	VU
12	Fagus longipetiolata Seemen	Cử cuống dài, Sồi cánh	G		EN	VU
13	Annamocarya sinensis (Dode) J. Leroy	Chò đãi	G	LG	EN	EN
14	Cinnamomum balansae Lecomte	Gù hương (Vù hương)	G	LG	VU	EN		IIA
15	Madhuca pasquieri (Dub.) Lam	Sến mật	G	LG	EN	VU
16	Aquilaria crassna Pierre ex. Lecomte	Dó bầu (Trầm hương)	G	T	EN	CR	PLII
17	Excentrodendron tonkinense (Gagnep). Chang & Miau	Nghiến	G	LG	EN	EN		IIA

Ghi chú:
CR- Cực kỳ nguy cấp, EN - Nguy cấp, và VU - Sắp nguy cấp theo phân loại của IUCN 2013
RDB - Sách đỏ Việt Nam 2007; IUCN 2013 - Sách Đỏ IUCN 2013; CITES 2006 - Công ước về thương mại quốc tế các loài động, thực vật hoang dã nguy cấp; NĐ 32 - Nghị định 32/2006/NĐ-CP ngày 30/03/2006 của Chính phủ về quản lý thực vật rừng, động vật rừng nguy cấp, quý, hiếm.