Konservasi di TNGL berfokus pada pelestarian biodiversitas luar biasa, dengan lebih dari 10.000 spesies tanaman yang tercatat, termasuk 17 genus endemik. Di antaranya, flora ikonik seperti Rafflesia arnoldii bunga terbesar di dunia dan Amorphophallus titanum tanaman berbunga tertinggi menjadi simbol keunikan kawasan ini. Sebanyak 92 spesies endemik lokal telah diidentifikasi, yang menjadikan TNGL sebagai pusat evolusi hayati di hotspot Sundaland.

Untuk fauna, data dari Balai Besar TNGL dan UNESCO mencatat sekitar 200 spesies mamalia, di mana 22 di antaranya endemik Sundaland dan 15 khas Indonesia. Spesies unggulan termasuk orangutan Sumatera (Pongo abelii), harimau Sumatera (Panthera tigris sumatrae), gajah Asia (Elephas maximus sumatranus), dan badak Sumatera (Dicerorhinus sumatrensis), yang semuanya terancam punah menurut IUCN Red List. Estimasi populasi orangutan di TNGL mencapai 6.500 individu berdasarkan survei WWF hingga 2024, dengan peningkatan 5% sejak 2020 berkat program rehabilitasi. Sementara itu, 580 spesies burung dari 465 residen dan 21 endemik menambah kekayaan avifauna, termasuk burung enggang Sumatera dan maleo.

Data ini dikumpulkan melalui stasiun riset seperti Ketambe, Way Canguk, dan Suaq Belimbing, yang mendukung kolaborasi internasional. Pada 2025, Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN) berkontribusi dalam riset konservasi flora terancam punah, seperti identifikasi spesies langka untuk program penanaman ulang. Pendekatan ini memastikan data hayati tetap akurat dan mendukung strategi pelestarian berbasis sains.