Флора заповедника Аксу-Жабаглы, по новейшим данным, включает 1737 видов, в том числе 235 видов грибов, 64 вида лишайников, по 63 вида водорослей и мохообразных и 1312 видов высших растений.
Эмблема заповедника — тюльпан Грэйга, ставший предметом экспорта. Размер его багрово-красных лепестков 12-15 см.
Фауна рыб включает 7 видов, наиболее типичные из них — обыкновенная маринка (Schizothorax intermedius) и голый осман (Diptychus dybowskii).
В заповеднике встречаются 11 видов рептилий и 3 вида амфибий, что составляет более 70 % региональной фауны этих групп, а 3 вида занесены в Красную книгу Казахстана. Наибольшую тревогу в охране вызывает безногая ящерица — желтопузик.
Из позвоночных животных наиболее многочисленной является фауна птиц, она включает 267 видов. Из этих птиц на территории заповедника гнездятся 130 видов, а остальные 137 являются пролётными, залётными или зимующими, в Красную Книгу занесены 11 видов, кроме этого ещё 2 вида птиц признаны МСОП (IUCN) глобально угрожаемыми — коростель (Crex crex) и белокрылый дятел (Dendrocopos leucopterus).
Млекопитающие в заповеднике представлены 52 видами, что составляет 80 % от всей териофауны Западного Тянь-Шаня, из них — грызуны (44 %), хищные (24 %), рукокрылые (18 %), копытные (9 %), зайцеобразные и насекомоядные (по 3 %). Копытных представляют архар, горный козел, косуля, марал и кабан, хищных млекопитающих — медведь, барсук, каменная куница, ласка и горностай, а грызунов и зайцеобразных — длиннохвостый сурок, дикобраз, заяц-толай и ондатра.
В Красную Книгу Казахстана занесены 10 видов редких и исчезающих видов млекопитающих. Особого внимания в охране заслуживают 3 вида млекопитающих — снежный барс, занесённый в список угрожаемых видов МСОП (IUCN), эндемичный западно-тяньшаньский вид сурок Мензбира и исчезающий в настоящее время эндемичный подвид архара.