Vihorlat leží na rozhraní Západných a Výchdných Karpát a na rozhraní karpatskej a panónskej flóry, čo sa prejavuje aj na pestrom zložení rastlinstva. Najrozšírenejšie sú bučiny, často so zachovalými pralesovitými partiami a len nižších polohách sú aj dubové a dubovo – hrabové porasty. Pôvodné ihličnaté druhy sú vzácne, iba v oblasti Morského oka rastie smrek a jedľa. Z typických druhov rastlín možno spomenúť kamzičník rakúsky, mliečivec alpínsky, vŕbu sliezsku, horec luskáčovitý, podbelicu alpínsku, plavúň jedľovitý, nevädzu mäkkú, kokorík praslenatý, alebo telekiu ozdobnú, jastrabník sedmohradský, skopóliu kranskú, kostihoj srdcovitý, či razivku smradľavú. Na Sninskom kameni rastie aj vzácny severský rozchodník ročný, známy u nás len z Nízkych Bezkýd a Slovenského rudohoria.

Aj živočíšstvo je vplyvom styku oboch Karpát špecifické. Vyššie polohy obýva jeleň obyčajný, nižšie srnec hôrny. Vzácne sa vyskytuje rys ostrovit, mačka divá, častejšie jazvec, kuna hôrna i skalná, zjavuje sa vlk a ojedinele aj vydra riečna. Medveď hnedý sa vyskytuje zriedka. Z vtákov okrem bežných druhov tu žije vzácna sova dlhochvostá, bocian čierny, ďalej orol krikľavý, hadiar krátkoprstý a včelár obyčajný. Bučiny Vihorlatu sú domovom aj vzácneho chrobáka fúzača alpského. Priaznivé predpoklady na turistiku a oddych, ktoré v nádhernom prostredí bukových lesov vytvárajú členitý povrch pretkanými mnohými dolinami a skupinami brál, najmä v okolí Sninského kameňa, vhodne dopĺňajú okrem Morského oka aj iné činitele v okolí. Tmavozelená voda Morského oka je významným biotopom mnohých druhov rýb, žije tu pstruh potočný a dúhový, čerebľa, slíž, karas a iné vzácne druhy.