武夷山国家自然保护区被称为世界物种多样的“生物之窗”。生物多样性包括物种、生态系统和遗传的多样三个层次。这三方面，武夷山表现得十分突出。武夷山已发现生物种数超过8,800种，高等植物2,888种，低等植物840种，动植物特有种达一百多种。山上有中国中亚热带生态系统所有植被类型和数十种植被群系。它亦是世界生物模式标本产地，其物种的特异性和变异性，说明这里生物遗传的多样，武夷山是中国和世界一座宝贵的生物遗传基因库。

挂墩位于武夷山自然保护区桐木村的高山上，分为上、中、下挂，虽是个小山村，却是享誉国内外的“生物天堂”、世界生物模式标本产地，其中有许多著名的新种是在这里发现的。这里还被称为“研究亚洲两栖爬行动物的钥匙”。1873年，法国神父大卫（David）首进挂墩，采集动物标本，自此挂墩便成为生物界竞相追逐的对象。现在伦敦、柏林、纽约、夏威夷等地世界著名的博物馆都保存着大批从挂墩和大竹岚采集到的数以百万计的生物标本。

大竹岚位于武夷山国家自然保护区先锋岭下的一片辽阔的竹海中，周围崇山耸翠，绿海腾波。走进大竹岚，竹林密布，浓荫遮天，空气湿润，气候格外清凉，这里是昆虫繁衍生息的极乐世界，是蛇类繁殖的人间天堂。它和挂墩同被称为世界生物模式标本产地，世界上有许多珍贵的生物新种就是在这里发现的。据统计，德国人克拉伯利希在大竹岚、挂墩一带375天，所获得的昆虫标本达16万号。外国传教土、生物学家、科研人员相继在这一带采集的标本上百万号之多。大竹岚是个名副其实的“昆虫世界”。

武夷山国家级自然保护区，中亚热带茂密的森林，为动物提供了最佳的生存环境和繁衍的栖息地，是名副其实的动物王国。武夷山已查明陆生脊椎动物有479种，约占全国的五分之一，福建的一半。全国昆虫已定名的有33个目，武夷山有已定名的31个目的5,000种。武夷山有国家重点保护野生动物57种，鸟类中属国际保护候鸟有83种。武夷山因被称为“鸟的天堂”、“蛇的王国”、“昆虫世界”、“研究亚洲西栖爬行动物的钥匙”等荣誉而驰名中外。

角怪，学名崇安髭蟾，是武夷山特有的两栖类动物，属蛙类。雄蟾上下唇长着黑色盾刺，有成对的，也有单根的，从两枚到六枚都有。角怪的眼瞳能随光线强烈而变化，在仿生学上有很大的意义。武夷山国家级自然保护区是角怪的模式标本产地，挂墩被称为角怪的故乡。红面猴王又称短尾猴，国家二级保护动物武夷山国家级自然保护区内有数十群。武夷山国家级自然保护森林繁茂、物种多样，为红面猴群的生存发展提供良好的生存环境。

由于武夷山未受第四纪冰川的侵袭，保留有众多濒危物种和古老孑遗物种。武夷山目前已查明的低等植物有480种，高等植物有2,888种，其中列入国家重点保护野生名录的有25种，列入福建省重点保护的野生植物42种，列入世界贸易公约保护附录II的种类101种。此外，有武夷山植物模式标本产地种57种。武夷山森林植被的常绿阔叶林为主，涵盖了中国中亚热带地区所有的11个植被类型，在中国和全球同纬度的植被中，是首屈一指的。

南方红豆杉：常绿乔木，国家一级保护植物。一般高度有15至20米。武夷山有一棵南方红豆杉王高达35米左右。南方红豆杉，材质优良，纹理直、结构细、耐水湿，边材淡黄褐色，心材桔红色，是高级工艺品、高级家具和水利工程的优良用材。

全球的昆虫共有34个目，中国的昆虫有33个目，武夷山国家级自然保护区已发现有31个目，约5,000种。在武夷山国家级自然保护区采集的标本，至少在200多万号，目前还不断有新品种被整理鉴定。据分析，昆虫大都是对生物有益的养虫，其中害虫不超过2%，而且害虫均可利用天敌进行自然平衡。武夷山国家级自然保护区的森林，从未出现过病虫害，这跟昆虫的作用是分不开的。武夷山的昆虫多，是昆虫的世界，武夷山的蝴蝶也多，是蝴蝶的家园。金斑喙凤蝶是中国一级保护野生动物，是蝴蝶中的皇后，是武夷山的镇山之宝，金斑喙凤蝶因翅翼上有金黄色的班纹而得名。武夷山国家级自然保护区，蝴蝶约有200多种，仅凤蝶就有16种。除凤蝶科最珍贵的金斑喙凤蝶之外，这里还有中国特有的中华宽尾凤蝶，有中国翅展最大的金裳凤蝶，有艳丽迷人的宝镜凤蝶。1961年，中国首发的蝴蝶邮票金斑喙凤蝶，该图像来自英国伦敦博物馆的实物模式标本，标本上注明其产地就在中国武夷山。

武夷山茂密森林中的千岩万壑，为蛇的繁衍发展提供了良好的生态环境。武夷山的蛇类已查明有59种，约占全国蛇类的三分之一，其中模式标本12种，其蛇种占全国的26.4%，占福建的68.6%。武夷山的毒蛇有10种，其中眼镜蛇、五步蛇、竹叶青等最多。有专家估计，武夷山中大竹岚和全区各地的五步蛇有50至100万条。蛇的益处是能吞食老鼠和白蚂蚁，害处是会伤人，重者致死、致残。因此，在蛇活跃季节，游客到自然保护区内得有防护措施。五步蛇又名尖吻蝮，有剧毒。据专家估计，武夷山国家自然保护区仅五步蛇就达数十万条。

武夷山国家自然保护区已发现的鸟类有256种，其中新种及新亚种35种。这里的鸟类以留鸟为主，约占一半，其余为候鸟和旅鸟。其中9%为食虫鸟。武夷山又是“昆虫的世界”，为鸟类提供了取之不尽的食物。黄岗山、挂墩、诸母岗是南来北往的候鸟和旅鸟的中转站，也是鸟类在这里填饱肚子，储存能量，以利再度远走高飞的驿站。大竹岚、麻栗、三港、黄岗山是观鸟的最佳场所。黄腹雉又名黄腹角雉、角鸡，国家一级保护鸟类，属濒危物种，经数十年的保护，武夷山国家级自然保护区的黄腹角雉已有明显增多。