Đây là nơi sinh sống của một số loài động vật quý hiếm có nguy cơ tuyệt chủng nằm trong Sách đỏ của Việt Nam và IUCN như voi, bò tót, voọc chà vá chân đen, báo gấm, khỉ đuôi lợn, khỉ cộc, cầy mực và một số loài thực vật như cây sồi ba cạnh, thông ba lá, cẩm lai (trắc lai)... Bên cạnh các giá trị đa dạng sinh học, rừng Nam Nung còn có nhiều di sản địa chất có giá trị như các thác nước hùng vĩ, đá granit, đá thiên thạch tektite phản ánh lịch sử địa chất đa dạng.
Xác định tầm quan trọng của khu rừng, những năm qua Khu bảo tồn thiên nhiên Nam Nung thường xuyên, liên tục quán triệt, chỉ đạo kịp thời, cùng với sự nỗ lực của tập thể công chức, viên chức và người lao động công tác bảo vệ và phát triển rừng và bảo tồn đa dạng sinh học đã đạt được kết quả nhất định. Công tác tuần tra, bảo vệ, kiểm soát rừng để kịp thời phát hiện và ngăn chặn các hành vi xâm hại đến tài nguyên rừng được tăng cường.
Khu Bảo tồn thiên nhiên Nam Nung chủ động phối hợp các cấp chính quyền địa phương, Hạt Kiểm lâm sở tại, các đơn vị chủ rừng giáp ranh tuần tra, truy quét bảo vệ rừng tự nhiên tại các khu vực điểm nóng.
Cụ thể, đơn vị đã chủ động phối hợp với các cấp chính quyền địa phương, Hạt Kiểm lâm sở tại, các đơn vị chủ rừng giáp ranh tuần tra, truy quét bảo vệ rừng tự nhiên tại các khu vực là điểm nóng về tình hình phá rừng, lấn chiếm đất rừng, đốt nương làm rẫy, đặt bẫy săn bắt thú, khai thác lâm sản trái phép. Nhờ vậy công tác bảo vệ, phát triển rừng tại đơn vị đã đạt được nhiều kết quả tích cực, diện tích rừng và các hệ sinh thái rừng tự nhiên được bảo vệ và phục hồi, phát triển tốt, hạn chế tối đa các hoạt động tiêu cực tác động trực tiếp, gián tiếp vào khu bảo tồn, tình trạng phá rừng, lấn chiếm đất rừng không xảy ra, diện tích và chất lượng rừng ngày một nâng cao
Giám đốc Khu Bảo tồn thiên nhiên Nam Nung Nguyễn Văn Mạnh cho biết, hiện nay, Khu Bảo tồn thiên nhiên Nam Nung đã và đang triển khai áp dụng đồng bộ nhiều giải pháp trong công tác quản lý bảo vệ, phát triển rừng, bảo tồn đa dạng sinh học như: tăng cường công tác tuyên truyền, vận động người dân tại các xã vùng đệm tham gia bảo vệ rừng, sẵn sàng tố giác các hành vi xâm hại đến tài nguyên rừng; tổ chức các chương trình giáo dục môi trường cho học sinh tại các xã vùng đệm nhằm nâng cao nhận thức và hiểu biết của các cháu về vai trò của hệ sinh thái rừng đối với môi trường sống; hỗ trợ cộng đồng vùng đệm nhằm nâng cao năng lực sản xuất, cải thiện sinh kế cho cộng đồng các xã vùng đệm; thực hiện khoán bảo vệ rừng. Đặc biệt, đơn vị đẩy mạnh việc áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật vào trong công tác bảo vệ rừng, giám sát đa dạng sinh học, phòng cháy chữa cháy rừng như hệ thống SMART, thiết bị bay không người lái, phần mềm cảnh báo cháy rừng, hệ thống WebGis;…
Cùng với đó, Khu bảo tồn thiên nhiên Nam Nung đã triển khai thực hiện các Dự án “Điều tra, đánh giá đa dạng thực vật rừng tại Khu bảo tồn thiên nhiên Nam Nung để phục vụ công tác quản lý, giám sát, bảo tồn các loài thực vật rừng nguy cấp, quý, hiếm”; Dự án “Điều tra, đánh giá hệ động vật rừng tại Khu Bảo tồn thiên nhiên Nam Nung phục vụ công tác quản lý, bảo tồn và giám sát đa dạng sinh học”.
Tăng cường công tác tuyên truyền, vận động người dân tại các xã vùng đệm tham gia bảo vệ rừng, sẵn sàng tố giác các hành vi xâm hại đến tài nguyên rừng.
Qua kết quả điều tra cho thấy hệ động, thực vật Khu bảo tồn thiên nhiên Nam Nung rất phong phú và đa dạng. Về thực vật gồm có: 145 họ; 522 chi; 891 loài bậc cao. Trong tổng số 891 loài thực vật tại Khu bảo tồn thiên nhiên Nam Nung có 721 loài có ích; 36 loài thực vật được ghi trong Sách đỏ Việt Nam; 38 loài được xếp trong Nghị định số 84/2021/NĐ-CP ngày 22/9/2021 sửa đổi, bổ sung một số điều của Nghị định 06/2019/NĐ-CP; 28 loài được xếp trong Danh lục Sách đỏ thế giới IUCN;
Đối với động vật gồm có: 351 loài thuộc 251 chi; 101 họ; 31 bộ và 5 lớp động vật có xương sống. Trong đó có: 57 loài thú, 107 loài chim, 51 loài Bò sát, Ếch nhái (29 loài Bò sát và 22 loài Ếch nhái) quý hiếm được liệt kê trong Sách đỏ Việt Nam (2007), Danh lục đỏ thế giới (IUCN, 2023) và Nghị định 84 (2021) ở các mức độ khác nhau.
Từ kết quả của dự án, Khu Bảo tồn thiên nhiên Nam Nung đã lồng ghép vào các kế hoạch, đề án, phương án của đơn vị, thực hiện tuyên truyền với nhiều hình thức như loa, đài, pano, áp phích, hội họp... và áp dụng các giải pháp tiên tiến về khoa học công nghệ trong giám sát đa dạng sinh học nhằm cải thiện việc bảo tồn cũng như phát triển bền vững đa dạng sinh học tại đơn vị.