La vegetazione che ricopre l’isola è una tipica macchia mediterranea con predominanza delle specie amanti dei suoli calcarei: vi abbondano il lentisco, il rosmarino, il ginepro fenicio, i cisti, gli olivastri e lo spazzaforno, raro arbusto amante dei terreni poveri e rocciosi.
In alcune zone dell’isola è presente ancora qualche frammento di lecceta mentre molti sono i pini d'Aleppo introdotti con rimboschimenti del XX secolo. Fino al 1997 buona parte del suolo isolano è stato impiegato per fini agricoli dalla colonia penale istituita a Pianosa a partire della seconda metà dell'Ottocento: dopo l'interruzione dell'attività agraria la flora spontanea sta progressivamente ricolonizzando quei territori. Endemismo proprio dell’isola è il Limonio di Pianosa (Limonium planesiae), costituente insieme al finocchio marino l’associazione vegetale del critmo-limonieto che caratterizza la fascia costiera, insieme ad altre piccole ma importanti entità vegetali come l’Erba Franca o l’Erba Cristallina Stretta.
La fauna pianosina è rappresentata da piccoli mammiferi quali ricci di macchia e lepri selvatiche. Abbondante è l'avifauna stanziale e migratrice. Lungo le coste nidificano le berte ed il gabbiano corso oggi protetti dall’Ente Parco con importanti iniziative di salvaguardia. Gli appassionati di birdwatching possono osservare il volo colorato dei gruccioni, quello ondeggiante dell’upupa o le planate e le picchiate dei rapaci insieme a numerosi passeriformi, stanziali o di passo.
La fascia costiera marina dell’isola di Pianosa mostra caratteristiche uniche delle biocenosi ad essa associate. L’essere stata sede di un carcere di massima sicurezza, con un accesso all’isola ed all’area marina circostante proibita al turismo ed alla pesca, ha fatto si che la varietà e numerosità di specie animali e vegetali sia unica in tutto il Mediterraneo. Sono state determinate scientificamente 1418 specie animali e 328 specie algali tra cui 15 specie protette dalla Convenzione di Barcellona.
Intorno all’isola sono state identificate 88 specie ittiche in immersione nel piano infralitorale. Particolarmente importanti sono i trottoir a lithophyllum byssoides (La Marck) Foslie, 1900 che forma veri e propri “marciapiedi” di alghe corallinacee su substrati rocciosi. Per lo sviluppo di questa bioconcrezione sono necessarie particolari situazioni idrodinamiche, adeguate caratteristiche chimico-fisiche delle acque superficiali, una intensa aereazione ed una esposizione non diretta alla luce solare. Nelle situazioni ottimali di Pianosa i “trottoir” hanno raggiunto 1 metro di spessore e meritano di essere considerati veri e propri “monumenti naturali”.
Le praterie di Posidonia oceanica sono vicinissime alla costa ed hanno caratteristiche che confermano la peculiarità di questa isola che pare conservare condizioni ambientali marine uniche quali la densità dei fasci, la lunghezza delle foglie, le specie epifite ed il suo valore di nursery per tantissime specie animali, dagli invertebrati ai vertebrati sia sessili che natanti. Con la maschera e pinne è possibile visitare un ambiente marino unico nel suo genere.