Στην Ικαρία έχει γίνει μικρή βοτανολογική έρευνα και μένει αρκετά ανεξερεύνητη σε αυτόν τον τομέα, παρά της φυτογεωγραφική της θέση στη διεθνή επιστημονική κοινότητα.
Η χλωρίδα της Ικαρίας αποτελείται από 92 οικογένειες, 401 γένη και 829 είδη. Ένας μεγάλος αριθμός ειδών που απαντώνται στην Ικαρία, ανήκουν σε τρείς οικογένειες: Leguminosae, Compositae και Gramineae, ενώ υπάρχουν και αρκετά είδη από τις οικογένειες Caryophyllaceae, Cruciferae, Labiatae και Umbelliferae.
Στο νότιο τμήμα του νησιού, απαντώνται κάποια σπάνια ενδημικά είδη και υποείδη, όπως: η παιώνια της Ικαρίας (Paeonia mascula cariensis) και ιδίως το μοναδικό είδος Iberis runemarkii στην Πλαγιά. Η ύπαρξη πλήθους ενδημικών ειδών φυτών οφείλεται κυρίως στη γεωγραφική θέση του νησιού (κοντά στις ακτές της Μικράς Ασίας). Η ενδημική χλωρίδα αποτελείται από 42 είδη (5%): 15 είδη είναι αποκλειστικά ενδημικά της Ικαρίας, 14 είδη είναι ενδημικά των νησιών του Αιγαίου και 13 είδη είναι ενδημικά της Ελλάδος. (πηγή Αρχιπέλαγος).
Τα τελευταία χρόνια λόγω ανθρώπινων παρεμβάσεων στο νησί, δημιουργήθηκαν περιοχές κατάλληλες να υποστηρίξουν νέες ποικιλίες. Σύμφωνα με μελέτες, το 27% (228 είδη) της συνολικής χλωρίδας στην Ικαρία ήταν αποτέλεσμα ανθρωπίνων δραστηριοτήτων, ενώ μόλις το 10% (80 είδη) δημιουργήθηκε με φυσικό τρόπο. Τα ενδημικά είδη Linum gyaricum, Verbascum ikaricum, Nigella icarica, Polygonum icaricum, Symphytum icaricum, Rorippa icarica, προστατεύονται από τον Ελληνικό Νόμο (Προεδρικό διάταγμα 67/1981) και περιέχονται στον Ευρωπαϊκό Κόκκινο Κατάλογο των Παγκοσμίως Απειλούμενων Φυτών και Ζώων, στον Κατάλογο των απειλούμενων ειδών της IUCN (1993), στην κατηγορία των απειλούμενων φυτών, και χαρακτηρίζονται ως σπάνια είδη.
Άλλα σημαντικά είδη είναι Campanula hagielia(ανήκει στον Ευρ. Κόκκινο Κατάλογο Παγκοσμίως Απειλούμενων Φ&Ζ), Pteris dentata (κινδυνεύον είδος στην Ελλάδα και την Ευρώπη), Corydalis integra, Muscari macrocarpum και Galanthus ikariea (προστατεύεται από τη Σύμβαση CITES (Παράρτημα ΒΙΙ)), Digitalis cariensis (απαντάται μόνο στην Ικαρία), Dianthus elegans, Symphytum anatolicum κ.α.(Αρχιπέλαγος, Ι.Θ.Π.)
Τα αμιγή δάση Pinus brutia και οι μικτές διαπλάσεις με Cupressus sempervirens, βρίσκονται σε άριστα επίπεδα διατήρησης στην Ικαρία, λόγω του ότι δεν έχει αλλοιωθεί το νησί από τον τουρισμό και ακραίες ανθρώπινες παρεμβάσεις.
Επίσης, βρήκαμε μια 'Περικαθέ' στην Ικαριακή διάλεκτο, ένα είδος Κράταιγου (Crataegus Monogyna) που φυτρώνει στα υψίπεδα της Ικαρίας και ο καρπός της έχει ευεργετικές ιδιότητες για τον ανθρώπινο οργανισμό. The English name is Hawthorn.
Στην Ικαρία, λόγω ποικιλομορφίας στη γεωμορφολογική δομή της, απαντάται μεγάλη ποικιλία πληθυσμών και ειδών στην πανίδα της. Αξιοσημείωτα είναι ο Σκατζόχειρος, που συναντάται στον κάμπο Φαναρίου, ενδημική ερπετοπανίδα από τη Μικρά Ασία, όπως η Τούρκικη σαύρα (Lacerta oertzeni) που αποτελεί ενδημικό είδος της Ικαρίας, το Σαμιαμίδι (Hemidactylus turcicus), ο Αβλέφαρος (Ablepharus kitaibelii), ο Οφίσωψ (Ophisops elegans), το κροκοδειλάκι (Laudakia stellio), η Lacertidae Lacertinae, ο Σκούτζικας (laudakia stellio), ενώ η γνωστή «Σαύρα της Ικαρίας» (Lacerta oerizeni) απαντάται μόνο στην Ικαρία. Από τα πιο συνηθισμένα φίδια του νησιού είναι ο έφιος Έφιος (Coluber caspius) και ο σαπίτης Σαπίτης (Malpolon insignitus), και η προστατευόμενη Οχιά (Vipera xanthina). ενώ δεν υπάρχουν δηλητηριώδη είδη.
Η Ικαρία παρουσιάζει ακόμα και πλούσια ορνιθοπανίδα (GR143), με σπάνια είδη όπως ο αιγαιόγλαρος, ο θαλασσοκόρακας. Η περιοχή είναι σημαντική για αναπαραγόμενα αρπακτικά και μεταναστευτικά πουλιά, όπως η Αετογερακίνα (Buteo rufinus), ο Σπιζαετός (Hieraaetus fasciatus), ο Μαυροπετρίτης (Falco eleonorae) και το Σμυρνοτσίχλονο (Emberiza cineracea).
Στην Ικαρία απαντώνται και είδη παγκοσμίου ενδιαφέροντος, που όμως δεν πληρούν τα κριτήρια μιας Σημαντικής Περιοχής για τα Πουλιά, όπως τα: Haliaeetus albicilla, Falconaumanni (3-5 αναπαραγόμενα ζευγάρια). Υπάρχουν ακόμα και τρία προστατευόμενα είδη νυχτερίδας: ο ρινόλοφος, η μικρομυωτίδα και η πυρρομυωτίδα.
Στην Ικαρία, δεν υπάρχει κανένα καθεστώς διατήρησης και προστασίας της πανίδας της, σε εθνικό ή διεθνές επίπεδο. Οι κύριες απειλές για την πανίδα του νησιού είναι η υπερβόσκηση των δασών, η διάνοιξη νέων δρόμων, η αγροτική εντατικοποίηση.
Στη θαλάσσια περιοχή γύρω από την Ικαρία, κυρίως στο βόρειο τμήμα του νησιού, βρίσκουν καταφύγιο απειλούμενα είδη όπως η μεσογειακή φώκια (Monachus monachus), το ρινοδέλφινο (Tursiops truncatus) και το ζωνοδέλφινο (Stenella coeruleoalba). (πηγή στοιχείων: Αρχιπέλαγος και Ελληνική Ορνιθολογική Εταιρία).