Di sản này là khu bảo tồn thiên nhiên lớn nhất Việt Nam với 84% là rừng nguyên sinh nhiệt đới ẩm trên núi đá vôi,  chứa đựng đa dạng sinh học cao nhất Việt Nam.  Đặc biệt, có 28 loài mới trong đó có 25 loài động vật và 3 loài thực vật và nơi được các ghi nhận tồn tại 2 loài đặc hữu hẹp - chỉ tồn tại duy nhất ở Phong Nha - Kẻ Bàng.

Sự đa dạng động vật của Phong Nha - Kẻ Bàng được chứng minh với sự tồn tại của  464 loài động vật không xương sống và 825 loài động vật có xương sống thuộc 489 giống, 151 họ, 40 bộ. Trong 25 loài động vật mới được ghi nhận, có 3 loài lưỡng cư,  gồm: ếch giun (Ichthyophis chaloensis), nhái cây orlov (Rhacophorus orlovi), nhái cây quyết (Gracixalus quyeti); 15 loài bò sát, gồm: tắc kè Phong Nha - Kẻ Bàng (Cyrtodactylus phongnhakebangensis), rắn lục Trường Sơn (Viridovipera truongsonensis), tắc kè gấm (Gekko scientiadvantura), rắn ráo bua-rê (Boiga bourreti), thằn lằn noc-gi (Tropidophorus noggei), rắn mai gầm thành (Calamaria thanhi), thằn lằn bốn ngón (Sphenomorphus tetradactylus), rắn sãi an-d-rê-a (Amphiesma andreae), rùa tròn đẹp (Cuora cyclornata), thằn lằn chân ngắn boê-me (Lygosoma boehmei), Tắc kè ẩn (Cyrtodactylus cryptus), rắn sãi mép trắng (Amphiesma leucomystax), rắn trán x-mit (Fimbrios smithi),  rắn khuyết đốm (Lycodon ruhstrati abditus), tắc kè ngón ro-x-lơ (Cyrtodactylus roesleri); 02 loài chim, đó là: chào mào trọc đầu (Pycnonotus hualon), chích núi đá vôi (Phylloscopus calciatilis); và 05 loài thuộc lớp hình nhện, gồm: bò cạp Thiên Đường (Vietbocap thienduongensis), bò cạp Việt (Vietbocap canhi sp.n.) và 03 loài nhện khác (Pholcus bifidus sp.nov., Pholcus caecus sp.nov. Khorata protumida sp.nov.)

 Với  2.935 loài thực  vật  thuộc 1.002 chi, 198 họ.  Đáng chú ý trong các kết quả nghiên cứu về thực vật là việc phát hiện thêm 3 loài mới cho khoa học, bao gồm: thu hải đường Việt (Begonia vietnamensis), phòng kỷ Quảng Bình (Aristolochia quangbinhensis Do), bùng bục Phong Nha (Mallotus phongnhaensis).  Đặc biệt,  phát hiện quần thể  bách xanh đá (Calocedrus rupestris) là một loài đặc hữu hẹp cho khu vực núi đá vôi hiện chỉ tồn tại ở Phong Nha - Kẻ Bàng. Ngoài ra, còn  phát hiện 01 chi đặc hữu đơn loài Oligoceras thuộc họ  thầu dầu rất hiếm ở  Việt Nam.

 Bằng các chứng cư khoa học, có thể nói Phong Nha - Kẻ Bàng có sự đa dạng cao nhất ở Việt Nam và rất cao so với các Di sản thiên nhiên thế giới các nước trong và ngoài khu vực và Phong Nha - Kẻ Bàng  được xem là nơi được ghi nhận nhiều loài động vật, thực vật mới vào đầu thế kỷ 21.