知床国立公园的火山、海岸与湖泊为许多稀有濒危物种提供了适宜的生存环境。
公园内栖息着许多哺乳动物，如斑海豹、抹香鲸以及日本最大的陆地动物——棕熊。这里也吸引了大量鸟类，包括毛腿渔鸮、白尾海雕及虎头海雕。
知床半岛上覆盖着古老的针叶林与阔叶林，林间点缀着特有的知床紫罗兰等高山植物。
植物
知床紫罗兰
知床紫罗兰（学名：Viola kitamiana）是知床半岛上的一种原生高山植物。这种耐寒的离群植物生长在硫磺山与罗臼岳山峰附近的砂砾土壤中，花期为每年 6 月底至 7 月初。
知床紫罗兰
针叶树与阔叶树
公园低海拔处的原始森林中混合生长着针叶树与阔叶树，如库页冷杉、鱼鳞云杉、水楢及色木槭。偃松则生长在海拔较高的地方。
针叶树
动物
虎头海雕
虎头海雕（学名：Haliaeetus pelagicus）是一种濒危猛禽。它们是世界上体型最大的猛禽之一，翅膀上长着深棕色与白色相间的羽毛。在每年 1 月至 2 月浮冰漂流的时节，它们便会飞来知床半岛捕猎鱼类。
虎头海雕
虎鲸
虎鲸是海豚家族中体型最大的成员。虎鲸的捕食对象相当丰富，包括鱼类、鱿鱼及鸟类，而且擅长集体狩猎。它们通常会在每年 4 月底至 7 月初出没于知床沿海一带。
虎鲸