En la Selva Misionera se hallan unas 2.000 especies de plantas que se pueden clasificar conforme la luz penetra la vegetación, distinguiéndose así tres estratos. En la base o estrato inferior de la Selva Misionera, la superficie del suelo esta cubierto por musgos, líquenes y helechos, y entre ellos una delgada capa de humus o materia orgánica en proceso e descomposición. No existe un sistema natural más fértil que el que ofrece un bosque, ya que en él se pone en juego un ciclo sustentable de generación y descomposición de la materia orgánica. Allí se depositan frutos, hojas, semillas, , troncos, ramas y animales muertos, que se descomponen y forman la capa fértil “humus”. Es característico de este nivel la humedad permanente y la escasa luminosidad retardando y limitando el crecimiento de las especies vegetales- El estrato medio se caracteriza por la presencia de cañas, arbustos, y árboles jóvenes con una altura que oscilan entre entre 3 y 10 metros. Algunas de las especies que se encuentran en esta capa media son: el Cocú, los espinosos yuqueríes, la ortiga brava, el parí-paroba, barba de chivo. Por último, nos encontramos con el estrato superior, cubierta por la copa de los árboles de van desde los 20 a 30 metros de altura, con follaje frondoso, cumple la función de una cortina para los rallos solares que intentan llegar hasta el suelo. En esta capa hallamos árboles como el lapacho negro, el cedro, el guatambú blanco, peteribí o loro, el laurel negro, el incienso, entre otros. Entre las especies que logran obtener 30 metros de altura se encuentran: el timbó, la grapia, el incienso o el escaso palo rosa. El panorama a simple vista es de una vegetación frondosa imposible de penetrar, pero entre el espeso follaje se puede observar algunos senderos más o menos visibles.

Las temperaturas oscilan los 19 ºC promedio para la estación "invernal" y 29 ºC promedio para los meses de enero, febrero y marzo, alcanzando temperaturas bastante elevadas durante el día, de casi 10° por encima del promedio diario.

Hasta mediados del siglo XX la selva cubría la totalidad de la actual provincia de Misiones, aunque en latitudes tropicales, la selva misionense o misionera mantenía gran parte de las características de una pluvisilva tropical con zonas semejantes a la laurisilva y abundantes latifoliadas, en efecto: la selva misionera es la prolongación más meridional de la Selva Paranaense que hasta mediados del siglo XX abarcaba gran parte de los actualmente estados brasileños de Paraná, Santa Catarina, extremo norte de Río Grande del Sur y el este del Paraguay; en la provincia argentina de Misiones hacia 1950 la superficie forestal autóctona cubría 2.700.000 ha, durante los 1990s la superficie forestal se había reducido en un 44%.

La selva misionera se trata de una formación vegetal beneficiada por suelos muy ricos en materia orgánica, mucha heliofanía (mucho sol) y clima a más de cálido, perhúmedo (más de 1000 mm de precipitaciones al año), sin embargo pese a que la humedad es lo más común, en ciertos años el déficit de lluvias y de humedad en general puede ser tal que la foresta puede muy fácilmente sufrir incendios. Foresta densa y exuberante antes de la irrupción de los cultivos y los aserraderos, empero, paulatinamente tal selva fue siendo talada para dar lugar a plantaciones de té, tabaco y yerba mate, si bien la yerba mate es un arbusto (en estado silvestre adquiere casi un porte de árbol) que integra la flora autóctona de la selva misionera. En efecto, los yerbales naturales cubrían como densos boscajes la parte centro-occidental de la provincia.

Posee desde valles bajos muy cálidos y húmedos recorridos por los principales ríos hasta un conjunto de montañoso de sierras con clima húmedo aunque notoriamente más fresco. Excepcionalmente las cumbres de tales Sierras de Misiones, que además de a la sierra de Misiones propiamente dicha incluye al ramal llamado la Sierra del Imán, alcanza altitudes en la provincia de hasta 850 msnm. Debido a este relieve, la formación vegetal tiene pisos altitudinales. En el piso más elevado, el de la meseta misionera (que ocupa el este de la provincia) predominaban genuinos bosques de una conífera de gran porte: el gran cury (Araucaria angustifolia), pero de tales interesantes bosques quedan apenas unos relictos tras la deforestación que en ellos se ha llevado a cabo.

De las zonas altas también es típico el acayú o cedro paranaense (Cedrela odorata) y el ygary (Cedrela fissilis) también llamado cedro misionero; en pisos intermedios prosperan otros árboles gigantes: los gigantes perobás o palos rosas (Dalbergia nigra), pero todos los árboles citados han sido las primeras presas de los aserraderos precisamente por la gran cantidad y calidad de sus maderas. La selva misionera puede ser llamada propiamente selva en las partes más bajas de los valles al aumentar la variedad de especies.

Muchos de los mamíferos tienen hábitos determinados por el medio selvático que habitan: son arborícolas y comunitarios.

Una de las adaptaciones más llamativas a la vida en las copas de los árboles es el desarrollo de una cola prensil, que funciona como una quinta mano.

 Si se mira hacia lo alto, se puede ver al mono caí o capuchino, que con ágiles movimientos, se traslada por lo alto de los árboles. Otros animales que comparten esta característica son el oso melero, las comadrejas o zarigüeyas y el coendú.

Están adaptados a los árboles y arbustos para poder sobrevivir.

Los felinos, ágiles, silenciosos y astutos cazadores, son otra maravilla del parque. El más importante es el yaguareté, su capacidad de adaptación le permite vivir en las selvas más espesas como en sabanas abiertas, zonas anegadas y hasta desérticas. Es un estupendo nadador gracias a esto, puede capturar una gran variedad de presas.

 En cuanto a los peces, hay que distinguir dos grandes áreas, ya que las Cataratas han constituido una barrera entre el río superior e inferior durante muchos milenios, lo que hizo que la fauna acuática evolucionara separadamente.

En el río inferior se encuentra el surubí, el pacú,  el sábalo  y  la piraña, mientras que en el río superior hay chanchitas de colores, tarariras, dientudos y moncholos.

Todos ellos desarrollaron mecanismos de adaptación para buscar sus presas en los distintos niveles de la selva. Muchos animales que habitan la selva, como el yaguareté y el oso hormiguero se encuentran enpeligro de extinción(50 especies en extinción)