Главная ценность Шайтан-Тау – эталонные дубравные лесостепи, лучшие по степени сохранности на всем пространстве восточно-европейской лесостепи от Прикарпатья до Южного Урала. Поэтому на данной территории очень важны задачи: - сохранения ключевых мест обитания ценных видов млекопитающих и птиц на границах ареалов их обитания; - сохранения и восстановления редких эндемичных и реликтовых видов растений и животных; - поддержания высокого биологического разнообразия. Горный массив Шайтан-Тау, включая территорию Республики Башкортостан и Оренбургской области, имеет статус Ключевой орнитологической территории (КОТР) международного значения. На территории КОТР гнездятся такие редкие виды, как скопа (не менее 1 пары), змееяд (5 пар), могильник (не менее 11 пар), беркут (не менее 1 пары), сапсан (не менее 1 пары), филин (не менее 10 пар).

Хребет Шайтан-Тау – юго-восточный предел распространения флоры европейских широколиственных лесов. Главная ценность этой территории – форпост и эталон дубравной лесостепи, лучший по степени сохранности на всем пространстве восточно-европейской лесостепи от Прикарпатья до Южного Урала. Растительный покров района хребта Шайтан-тау отличается высоким разнообразием богатых во флористическом отношении и редких для Южного Урала растительных сообществ. В целом растительный покров заповедника представляет собой сочетание восточно-европейских широколиственных дубовых и липовых лесов и различных вариантов луговых злаково-разнотравных и каменистых степей. Флора заповедника насчитывает 320 видов высших сосудистых растений. Характерной особенностью горностепной растительности является широкое распространение эндемичной флоры: гвоздика уральская, овсец пустынный, астра альпийская, клаузия солнцепечная и др. Широкое развитие получили реликтовые растения: горноколосник колючий, очиток гибридный, можжевельник казацкий и др.

Природной особенностью хребта Шайтан-Тау является перекрытие на относительно небольшой территории ареалов многих представителей фауны. Для животного мира Шайтан-Тау характерно сочетание как типично лесных (бурый медведь, рысь, лось, белка, глухарь, рябчик), так и типично степных видов (степная пищуха, степной сурок, большой суслик, обыкновенная слепушонка, степная мышовка). Фауна млекопитающих заповедника насчитывает 31 вид, птиц – 104 вида, рептилий - 6 видов, амфибий - 5 видов, насекомых – 372 вида.

Среди представителей флоры и фауны заповедника много видов, относящихся к категории редких и исчезающих: сосудистые растения – 40 видов, млекопитающие – 2 вида, птицы – 20 видов, рептилии – 1 вид, земноводные – 1 вид, насекомые – 7 видов. Из числа краснокнижных ви-дов растений встречаются шиверекия северная, лилия кудреватая, касатик карликовый, ковыль Залесского, ковыль красивейший, рябчик русский, адонис весенний, борец дубравный, наперстянка крупнцветковая, чемерица Лобеля, кизильник черноплодный, клаузия солнцепечная и др. Млекопитающие − прудовая ночница, европейская норка, птицы − змееяд, степной орел, большой подорлик, могильник, беркут, орлан-белохвост, балобан, сапсан, филин, большая белая куропатка, европейская блая лазоревка, рептилии – веретенница ломкая, амфибии – травяная лягушка; насекомые − травянка евразийская, аскалаф пестрый, пчела-плотник, армянский, необыкновенный, уклоненный шмели, мнемозина, обыкновенный аполлон.