Vườn Quốc gia Tam Đảo có diện tích 36.883 ha. Thảm thực vật ở đây đặc trưng cho 5 kiểu rừng. Hệ thực vật có 904 loài thuộc 478 chi, 213 họ thực vật bậc cao, trong đó có 64 loài thực vật quí hiếm được ghi vào Sách Đỏ Việt Nam. Động vật gồm có 307 loài, trong đó 56 loài động vật quí hiếm có tên trong Sách Đỏ Việt Nam (gồm 22 loài thú, 9 loài chim, 17 loài bò sát, 7 loài lưỡng cư và 1 loài côn trùng).