Өсімдіктер әлемі Қорық флорасы гүлді өсімдіктердің 443 түрін құрайды .Ағаштар жоқ, алайда бұталардың 12 түрі бар. Далада кейде қараған мен тобылғы да кездеседі. Қорғалжын қорығында сирек кездесетін өсімдіктердің 45 түрі қорғалады. Олардың арасында Шренк қызғалдағы, Қазақстанның Қызыл кітабына енген екі түсті қызғалдақ, көкшіл жуа, орал миясы, құмды цмин, дәрілік алтей, қара жусан, ақмия, бозы және дала шатырашы бар. Қорықтың биоәралуандығы бірегей. Ол 443 өсімдіктер флора өкілдері мен Қазақ ұсақтөбе флорасының ширегі -60 тұқымдастықтан тұрады. Қорықтың аумағында Қызыл Кітапқа енгізілген өсімдіктердің 60-тан астам сирек түрлері белгіленеді. Қазақстанның Қызыл Кітабына өсімдіктердің 5 түрі енгізілген: Шренк қызғалдағы,солғын қызғалдақ,жанаргүл,сарғылт құндызшөп, солғын құндызшөп. Селекциялық қордың резервтік материалы ретінде Шренк қызғалдағының үлкен маңызы бар. Бұл түр гүлінің ірі мөлшерлері және аса әралуан – ақ және сарыдан ашық –қызыл және қою ши қызылға дейін ашық бояуымен ажырайды. Дәл осы түр XVI ғасырда Голландияда шығарылған қызғалдақтың алғашқы мәдени сұрыптарының негізін салушы болып табылады.
Жануарлар әлемі Қорық аумағындақұстардың 354 түрін кездестіруге болады, сонын ішінде 126 түрі ұя құрушы. Қазақстанның Қызыл кітабына құстардың 41 түрі, ал Халықаралық Қызыл кітапқа 26 түрі енгізілген. Осы құстардың арқасында қорық халықаралық маңызға ие болды. Қорғалжын фаунасы дала және жартылай шөл дала аймақтарына тән. Мұнда сүтқоректілердің 41 түрі, бауырымен жорғалаушылардың 6 түрі, қос мекенділердің 2 түрі, балықтың 11 түрі бар. Қорықтың омыртқасыздар фаунасы мүлдем зерттелмеген. Қорықта қоңыздардың 300 түрі тіркелген.
Қорғалжын көлдері – балықшылардың жұмағы. Мұнда алтын және бозша мөңкелер, шортан, аққайран, линь, алабұға және торта балықтар тіршілік етеді. Құстардың қоныс аударуының негізгі 8 бағыттары бар. Қорғалжындағы жалпы аумағы 260 мың гектарды құрайтын өзендер жүйесі бүкіл Орта Азиядағы құстардың ең маңызды сулы-батпақты мекені болып табылады. Қорғалжындағы өзендер жүйесі қызғылт қоқиқаз (фламинго) және жоғалуға айналған өзге де сирек құстардың: бірқазан, тырна, савка және тарғақ тың әлем бойынша солтүстіктегі ең шалғай мекені.
Сондай-ақ мұнда сүтқоректі жануарлардың 41 түрі тіршілік етеді. Бұл Қазақстандағы сүтқоректі барлық жануарлар түрінің 26 пайызын құрайды. ХТҚО –ға сүтқоректілердің 8 түрі енгізілген: ақбөкен, байбақ суыры. Есепке алу деректері бойынша қорықтың көлдерінде бұйра бірқазанның әлемдік популяциясының 10% дейіні (ХТҚО) және тағы бір қызылкітаптық сирек түр –ақбас үйректің 10-20% шоғырланған, сұңқылдақ аққу,қара бас өгізшағала,қалбағай,алакөз сүңгуір және басқалар кездеседі. Теңіз көлі қызғылт қоқиқаздың ең солтүстік ұя салу орны болып табылады.
Теңіз көлі Өте тұзды көл (тұздылығы 3-12,7 г/м3). Көлемі 1590 км2; ұзындығы 75 км, ені 40 км, тереңдігі 8 м жетеді. Бұл көлге тұңғыш рет Кеңес космонавтикасының тарихында «Союз-23» космос кемесі 20 градус суықтықта су бетіне келіп қонады (Бұл тарихи жайт 16.10.1976 жылы болған. Космос кемесінің құрамында командирі Зудов Вячеслав Дмитриевич және бортинженер – Рождественский Валерий Ильич болған.) Шығатан люгі суда болғанына байланысты космонавттар 12 сағат жерге қонушы аппараттың ішінде болған.