阿寒摩周国立公园广阔的森林、湖泊和山脉是其生态系统的基础，也是各种动植物的栖息地。
雌阿寒岳和雄阿寒岳山脚的森林里混合生长着针叶树与阔叶树，其中包括库页冷杉、鱼鳞云杉、岳桦、连香树及成片分布的库页云杉。阿寒湖中生长着稀有的毬藻，含硫的硫磺山（裸山）附近则生长着大量矶杜鹃。
公园内栖息着许多动物，包括梅花鹿、棕熊、赤狐、日本紫貂及许多鸟类。戴菊莺、煤山雀、黑啄木鸟和大斑啄木鸟等鸟类生活在针叶林中，大苍鹭和各种鸭子则栖息在湖泊和水库周围。冬季时，您会在屈斜路湖中看到大天鹅等候鸟，在公园内的湖泊和池塘附近则可以看到白尾海雕。
毬藻是一种淡水绿藻，生长在北海道与本州的许多湖泊中。因其美丽的球形外表，生长在阿寒湖中的毬藻被指定为国家特别天然纪念物。阿寒湖中的圆形毬藻只在特定的生态条件下形成，需要阳光、干净的湖水、风力和波浪动量达到精准平衡。据报道，毬藻的直径最长可达 30 厘米。
矶杜鹃（学名：Ledum palustre var. diversipilosum）是杜鹃花属的亲缘物种，具有耐寒特性，分布在北海道和本州的高山及亚高山地区。这种植物通常生长在布满岩石的山坡和湿地上，而且有别于其他植物，它们可以在弥漫着火山气体的地区生存。每年 6 月至 7 月，由于火山喷气孔（火山周围释放含硫气体的排气口）的影响，矶杜鹃会在硫磺山附近大量盛放。
雌阿寒山莓草（学名：Potentilla miyabei Makino）是一种稀有的高山植物，通常生长在雌阿寒岳向阳的山坡上，花期为每年 8 月份。雌阿寒山莓草为北海道特有物种，最早发现于雌阿寒岳，如今也分布在阿寒、知床和大雪山山脉的高山地区。莓草的日文意为“金梅”，这是由于该植物黄色的花朵很像梅花。雌阿寒山莓草现为濒危物种。
赤狐生活在阿寒摩周国立公园的各个区域，在北海道及整个北半球的其他地区都可见到其踪迹。北海道的赤狐体型通常要比本州主岛的大一些。
阿寒摩周国立公园的森林地带是梅花鹿的重要栖息地。北海道梅花鹿的体型是日本所有梅花鹿中最大的。在秋季，雄鹿体重可达 200 公斤以上，鹿角长度可超过 90 厘米。几个世纪以来，生活在北海道的阿伊努族原住民一直将这种动物作为主要食物来源。
