A Flora
Devido à sua localização geográfica (centro e interior do país) e á presença da serra que irrompe subitamente destacando-se da planície alentejana, o Parque Natural apresenta um conjunto de características geológicas e por consequência edáficas e climáticas, que lhe conferem um carácter peculiar e que se reflectem na flora, coberto vegetal e na fauna. Assim, os factores naturais, bem como a ancestral e contínua presença da acção antropogénica que tem vindo a exercer significativas modificações, contribuíram em sinergia para uma notável diversidade das espécies e comunidades naturais e semi-naturais.
Encontramos uma diversidade florística (cerca de 800 espécies) que encontraram condições ideais para o seu crescimento e desenvolvimento, apresentando características de índole centro-europeia e mediterrânea e características de índole atlãntica.
As áreas com coberto arbóreo de sobreiro (Quercus suber) são predominantes, estando ainda bem representado o coberto de carvalho negral (Quercus pyrenaica). A azinheira (Quercus rotundifolia), que ocupava uma vasta área nas orlas da serra, ocorre pontualmente na serra, encontrando-se restringida a locais em que as condições edafo-xerófitas o permitem.
Podem ainda identificar-se outros habitats como os matos arborescentes, matos de leguminosas áfilas, brejos e estevais, vegetação ripícula (por vezes em excelente estado de conservação), meios húmidos e herbáceas anuais e vivazes, vegetação rupícula nos frequentes afloramentos rochosos (graníticos, quartzíticos), manchas semi-naturais e explorações abandonadas, zonas de diversas antroponénicas (como olivais, castinçais e soutos, pastagens, pinhais, eucaliptais, etc). De salientar também a presença de habitats de carácter reliquial e residual, nomeadamente pequenas turfeiras meridionais, que ocupam pequenos espaços em plataformas húmidas, fundos de vales e orlas de cursos de água em gargantas.
Quanto às zonas cultivadas, enquanto nas encostas a sul predominam as culturas de carácter mediterrâneo como o olival, vinha e figeiral, entre outras, nas encostas expostas a norte e em zonas de altitude cultiva-se a cerejeira, o castanheiro (são frequentes os castinçais entre os 500 e 700 metros), a aveleira e a nogueira.
As zonas artificializadas compreendem: uma enorme área de pinhal (Pinus pinaster) que ocupa a maior parte do maciço central da serra; eucaliptal, bastante fragmentado e não ultrapassando as maiores os 350 ha.
Ocupando pequenos espaços em plataformas húmidas, fundos de vales e orlas de cursos de água em gargantas, há ainda pequenas turfeiras meridionais com Sphagnum auricolata e conjuntos de espécies.
Destacam-se algumas espécies silvestres, sendo algumas raras, como o Lamium bifidum e o Trisetum scabrisculum, e algumas curiosas, como a erva pinheira orvalhada.
Nalguns vales existe uma boa integração entre as culturas agrícolas e os espaços naturais, adquirindo a pisagem um carácter harmonioso e com valor paisagístico.
A Fauna
Toda a variedade de biótopos associados aos diversos tipos de habitat, proporciona uma grande riqueza faunística.
A área do Parque é de grande importância a nível ornitológico, tanto no território nacional como da Península Ibérica, fazendo parte da rota migratória de muitas espécies de aves entre a Europa e a África. Foram inventariadas pelo Atlas das Aves do PNSSM cerca de 150 espécies em que 40 nidificam no Parque, das quais podemos destacar com estatuto de conservação na natureza, como é o caso da Águia-de-Bonelli (Hieraaetus fasciatus), ave de rapina de grandes dimenções; do Grifo (Gyps fulvus) com nidificação confirmada junto à fromteira; do Abutre-preto (Aegypius monachus), que embora não nidifique ocorre na região com alguma frequência por encontrar os biótopos de alimentação adequados; do Rabirruivo-de-testa-branca(Phoenicurus phoenicurus); do Chasco-preto (Oenanthe leucura), espécies que apresentam uma população reduzida em Portugal; e do Milhafre (Milvus migrans), outra espécie reduzida em Portugal e que continua sujeita à perseguição directa do homem.
Presentes ainda, a Cegonha-preta (Ciconia nigra), bem como muitos outros passeriformes.
Quanto à mamofauna temos a presença de espécies como, a Lontra (Lutra lutra), que tem estatuto de ameaça por ser uma população que se encontra em declínio na Europa. No entanto dadas as condições apresentadas pelos ambientes dulciaquicolas, encontra aqui os requisitos necessários a um desenvolvimento saudável. Existem também espécies como o Rato de Cabrera (Microtus cabrerae), espécie ameaçada classificada com o estatuto de "Rara" habitando.
Quanto aos mamíferos mais comuns temos, o Texugo (Meles meles), o Toirão (Mustela putorius), a Doninha (Mustela nivalis), o Sacarrabos (Herpestres ichneumen), a Geneta (Genetta genetta), o Gato bravo (Felis silvestris), a Raposa (Vulpes vulpes) e o Coelho-bravo (Oryctolalus cuniculus).
Na antiga mina de chumbo da Cova da Moura, bem como em grutas calcárias, encontram-se importantes colónias de quirópteros (morcegos) sendo aquela considerada uma das mais importantes da Europa.
Existem ainda nesta área a presença de númerosos anfíbios e répteis. Na verdade, esta é a zona do país com maior número de espécies destes grupo animais. Com efeito, das 17 espécies de anfíbios da fauna portuguesa, nada mais nada menos de 14 podem ser encontradas na região. No que respeita aos répteis, na zona de S. Mamede encontram-se 20 das 27 espécies da herpetofauna continental portuguesa.
De entre os anfíbios e os répteis se destacam, o Lagarto-de-água (Lacerta Shreiberi), o Sapo-parteiro-ibérico (Alytes cisternasii) e o Tritão-de-ventre-laranja (Triturus boscai) por serem endemísmos ibéricos. O Parque constitui ainda um território relevante para duas espécies de cágados (Emys orbicularis e Mauremys caspica) que se encontram ameaçados em toda a sua área de distribuição, devido à destruição do seu habitat e às capturas para fins comerciais.