Биологическое разнообразие Ненецкого автономного округа характеризуется двумя принципиальными характеристиками: совокупностью всех видов живых организмов, обитающих и проникающих в регион, а также совокупностью всех видов природных экосистем или комплексов, расположенных на территории округа.

В связи с большой площадью региона и уникальными климатическими особенностями, Ненецкий автономный округ расположен сразу в нескольких природных зонах и подзонах. Кроме этого территория округа имеет выход к морю, что обуславливает наличие морских экосистем и их обитателей. Приливно отливная морская деятельность на побережье формирует особенные галофитные растительные сообщества, называемые в регионе приморскими маршами. Территория региона насыщена влагой, имеет множество рек и озёр, в результате чего на ней встречаются пресноводные и болотные экосистемы. Все эти экосистемы сформированы за счёт своего уникального разнообразия растений, грибов и животных. Всего на территории региона встречается около 700 видов цветковых растений, несколько сот видов мхов и лишайников. В прибрежных морских водах преобладают бурые водоросли, в реках и проточных озерах – осоки, хвощи, диатомовые и сине-зеленые водоросли.

Во флоре широко распространены виды арктических и гипоарктических групп, достаточно широко представлены бореальные виды. Среди цветковых преобладают злаковые, крестоцветные, осоковые и ивовые.

Флора богата разнообразными пищевыми растениями: ягодами, съедобными травами. Наибольшее значение имеют морошка, голубика, брусника, черника, вороника. В лесотундровой зоне по долинам рек и в таежной зоне растут смородина красная и черная, жимолость, встречаются малина, земляника, шиповник. В теплые годы вызревают черемуха и рябина, а на юге Малоземельской тундры и в Канино-Тиманье – клюква. Используется в пищу щавель, дикий лук и другие луговые растения.

Богаты ресурсы кормовых растений пойменных лугов – злаков, бобовых, разнотравья, осок; значительны запасы лишайников на оленьих пастбищах – кладоний, цетрарий. На территории округа встречается более 100 видов шляпочных грибов. Видовой состав их увеличивается в направлении с севера на юг. В северных тундрах из съедобных растут сыроежки, моховики, подберезовики, сухие грузди, южнее появляются подосиновики, в лесотундре и тайне – грузди, рыжики, белые и др.

 Среди растительных сообществ наиболее уязвимыми для региона считаются:

• Лишайниковые сообщества (основные кормовые территории для популяции северного домашнего оленя, срок восстановления после геологоразведки занимает не менее 70-80 лет при самых оптимистичных данных).
• Болотные комплексы и заболоченные территории (являются естественными накопителями парниковых газов, повреждения данных сообществ вызывает высвобождение парниковых газов таких как оксид углерода и метан).
• Приморские луга (марши) (представляют собой места скопления и корма для околоводных птиц, очень уязвимы к различным естественным и антропогенным факторам, имеют большой срок восстановления)
• Северные притундровые леса и редколесья (которые имеют статус защитных лесов, на которых запрещена промышленная добыча древесины, они же являются средой обитания для большинства бореальных видов животных и растений, не позволяют проникать тундровой растительности глубже на юг, имеют рекреационное значение).
• Еловые рефугиумы (островные еловые тундровые леса, представляют собой реликтовые лесные насаждения, которые были сформированы в результате многолетних климатических процессов, уничтожение данных лесов приведёт к их полному исчезновению).

Все эти сообщества представляют уникальные территории, которые нуждаются в повышенном внимание со стороны органов государственной власти, представителей бизнеса и общественности.

Разнообразие ландшафтов региона определяет разнообразие фауны. Помимо видов, типичных для данной природой зоны (таких как песец, волк, лисица, заяц-беляк, ондатра, лемминги), среди млекопитающих встречаются и более редкие виды (тундровая и обычная землеройки, малая полевка, выдра, росомаха и лось). Такие таежные виды, как рысь, белка, бурундук, бурый медведь и обычная куница также проникают в лесную тундру. Это наиболее северный регион обитания речной выдры. В самых северных районах обитают белые медведи. Также встречаются стада обычного и серого тюленя. В прибрежной зоне расположены территории кормежки моржа, белухи и нарвала.

Многие виды животных, растений и грибов взяты под охрану, включены в Красную книгу Российской Федерации и Ненецкого автономного округа. Редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды животного и растительного мира – самая хрупкая, но чрезвычайно важная часть биологического разнообразия природных экосистем округа. По мере того, как природные сообщества становятся менее разнообразными, их устойчивость и сопротивляемость антропогенному воздействию снижаются. Кроме того, исчезновение любого вида – это утрата уникальной генетической информации. Каждый вид имеет живого организма имеет потенциальную ценность, поскольку сегодня невозможно предугадать, какие именно биологические свойства окажутся незаменимыми для человечества в будущем. Исчезновение любой популяции, а тем более всего вида – это невосполнимая утрата для биологического разнообразия Земли и безвозвратно потерянные возможности для человечества. Всего на 2014 год в Красную книгу Ненецкого автономного округа включены действительно редкие, находящиеся под угрозой исчезновения и нуждающиеся в охране 225 видов животного и растительного мира – это 123 растения, 66 животных и 36 грибов (включая лишайники).

В рамках проекта выделены 4 вида, которым необходимо уделить особенно внимание, это так называемые индикаторные виды: нельма, сапсан, орлан-белохвостмалый и тундровый лебедь. Все эти виды включены в Красные книги РФ, Ненецкого АО и соседних регионов.

Нельма – представитель семейства сиговых. Имеет удлинённое тело, покрытое плотной чешуёй. Голова сплющена с боков, как у щуки. Рот большой, косой, конечный; сочленение нижней челюсти с черепом расположено за задним краем глаза. Верхнечелюстная кость не достигает вертикали, имеет зубы. Чешуя сравнительно крупная. Длина самцов может достигать 55-110 см, самок – 70-130 см, редко более; вес рыб от 3 до 12 кг, может достигать 30 кг, как исключение до 40 кг. Доживает до 23 лет, немассовый промысловый вид. Является полупроходной рыбой, избегает морских вод, для нагула спускается в низовья рек, дельты и губы, выходит в опреснённые участки моря. Размножается в текучих водах, нагуливается при широких пределах температуры. Питаются в основном рыбой и бентосом.
Специализированный промысел на территории округа существовал до 1972 года. В качестве прилова на зимнем промысле сиговых рыб в дельтовой части р. Печоры вылавливалось достаточно много неполовозрелой нельмы. Ограничивающими факторами для нельмы являются: загрязнение нерестовых рек в результате нефтяного промысла, лесосплава; позднее наступление половой зрелости; прилов на других промыслах; браконьерство.

Сапсан – представитель семейства соколиных. Крупный сокол немного больше вороны. Вид является почти космополитом, но имеет множество подвидов, в округе встречается так называемый тундровый подвид. Голова и верхняя сторона тела пепельно-сизые, на плечах и задней части спины с голубоватым оттенком. На щёках и позади глаз чёрная окраска, распространена меньше, чем у других подвидов, поэтому особенно хорошо заметны широкие тёмные «усы». Нижняя сторона тела белая, иногда с очень слабым желтовато-розовым оттенком. Поперечные полосы на боках тела редкие и узкие, на нижней стороне тела рисунок из небольших округлых пятен, на зобе и верхней части груди отсутствует. Хвост короткий, восковица и ноги жёлтые. Самки крупнее самцов и несколько светлее. Длина крыла самцов 31-33 см, самок 35-37 см, длина тела самцов 41-43 см, самок 47-51 см, вес самцов 650-800 г, самок 1-1,3 кг. Летает быстро, с несколько подогнутыми в кисти длинными, острыми крыльями, иногда чередуя машущий полёт с короткими отрезками скользящего полёта. При нападении на добычу часто атакует птиц, падая в крутом пике с почти сложенными крыльями, при этом издаётся резкий свистящий звук. Предпочитает для гнездования – крутые, часто обрывистые берега рек (яры), выходы скал или скалистые речные каньоны.
Среди ограничивающих факторов следует выделить пресс наземных и пернатых хищников, разоряющих гнёзда. Беспокойство и браконьерство, а также незаконное изъятие из гнёзд птенцов и яиц с целью их дальнейшего коммерческого использования.

Орлан-белохвост - представитель семейства ястребиных, является самой большой хищной птицей округа, и Европейского Севера. Оперение тела взрослых птиц бурое, голова, шея и передняя часть корпуса намного светлее. Хвост короткий, широкий, клиновидный. Интересно, что взрослый наряд (белый хвост) птица приобретает на 5-8 год жизни, за этот хвост орлан и получил своё имя. Вес самцов достигает 3,5 кг, а длина тела 98 см, размах крыльев у орлана может достигать 2,5 м. Питаются в основном рыбой, но могут поедать водоплавающих птиц.  Находятся на территории округа в весенне-летний период, а зимой улетают на юг.
Гнездо орланы чаще всего строят на крупных деревьях, при их отсутствии на скалах, но иногда могут использовать и человеческие постройки, например – тригопункты, или крыши брошенных строений. Гнёзда строятся в течение нескольких лет, в среднем длина гнезда в поперечнике составляет 2 м и 1 м в высоту. Известны случаи, когда орланы гнездились на одном гнезде порядка 26-30 лет. Самки обычно, сносят от 1 до 3 яиц, насаживают оба родителя приблизительно 90 дней. Орланы долгожители, есть сведения, что некоторые орланы проживали в неволе порядка 48 лет. Орланы редкие птицы, которые охраняются практически во всех странах, в которых встречаются, в том числе и на территории Ненецкого автономного округа.
Ограничивающими факторами на территории региона являются: беспокойство, браконьерство. Орланы-белохвосты очень чувствительны к присутствию людей и иной активности возле их гнёзд. Они надолго оставляют кладку пока не исчезнет объект тревоги.

Малый тундровый лебедь – представитель семейства утиных, самый некрупный лебедь на северо-востоке европейской части России. Непрофессионалу достаточно отличить этого лебедя от кликуна. Принципиальными отличиями являются размер тела и окраска клюва. Нередко с кликуном образуют межвидовые скопления. Вес варьирует от 3,3 кг у годовалых самок до 8,6 кг у взрослых самцов. Длина тела 115-127 см, размах крыльев 180-211 см. Оперение у особей старше 1 года чисто белое. Лапы чёрные, клюв чёрный с жёлтым рисунком на надклювье, индивидуальным для каждой птицы. У малого лебедя жёлтый цвет занимает не более половины поверхности надклювья.
На территории НАО находится основная часть гнездового ареала западной популяции вида. В округе имеются самые крупные линные и осенние предмиграционные концентрации малых лебедей. Лимитирующими факторами для малых лебедей являются: разведка и разработка нефтяных месторождений в округе, беспокойство, выпас оленей.

На территории НАО расположено 9 особо охраняемых природных территорий общей площадью 1 162,9 тыс.га. Из них 2 ООПТ федерального значения: государственный зоологический заказник «Ненецкий» - 440 тыс.га, государственный заповедник «Ненецкий» – 313,4 тыс.га. Особо охраняемые природные территории регионального значения представлены 4 комплексными заказниками (общей площадью 402 тыс. га) и 3 комплексными памятниками природы (площадью 7,5 тыс.га).

Кроме того, на территории округа действует Пустозерский комплексный историко-природный музей площадью 7,4 тыс.га, а также выделены территории традиционного природопользования (ТТПП) коренных малочисленных народов Севера «Рассвет Севера», «Путь Ильича», «Колгуев», «Восход», «Красный Октябрь», «Дружба Народов», «Ерв», «им. Выучейского» общей площадью 6 794,3 тыс. га.

В Ненецком заповеднике и Ненецком заказнике площадь вод Баренцева моря составляет 301,9 тыс. га. За ее исключением, площадь традиционных видов ООПТ в НАО равна 856,2 тыс. га, а удельный вес в общей площади округа - 5,8%. В совокупности с Пустоозерским музеем и зонами ТТПП площадь ООПТ без морской акватории достигает 7 652,5 тыс. га, а удельный вес – 43,3%.

На 2012 год на территории округа выдел 10 новых перспективных территорий, которые должны получить статус особо охраняемых. Среди них 2 природных парка и 8 комплексных заказников регионального значения. К тому же администрация Ненецкого автономного округа совместно с Всемирным фондом дикой природы сейчас активно работают над созданием нового федерльного национального парка «Вайгач».