הצמחייה בפארק היא שילוב של עצי בוסתן ועצים שנטע האדם, עם שיחים ועצים ששרדו מהחורש הים תיכוני. מלבדם מלווים את הערוץ הזורם מיני צמחים המאפיינים מקומות לחים.
עם עצי הבוסתן נמנים תאנה ורימון, זית ותות, חרוב ושקד. יש להניח שחלק גדול ממי המעיינות שימשו לגידול גינות ירק ולגידול עצי בוסתן שחייבים תוספת מים כגון תאנה, רימון ותות. לעומת זאת, עצי הזית והחרוב שצומחים בפארק, יכולים לגדול בעל, ללא תוספת השקיה. החרוב נחשב עץ פרי שכן מפריו אפשר להפיק דבש חרובים.
בפארק צומחים גם עצי עוזרר קוצני. עוזרר הוא עץ בר, אבל פריו טעים למאכל. בעוד שעצי חורש אחרים נכרתו כדי לפנות מקום לעיבוד חקלאי, נטו המגדלים להותיר את העוזרר כדי ליהנות מפריו.
עם עצי החורש שצומחים בפארק נמנים
אלה ארץ ישראלית ו
אלה אטלנטית. בגדת הנחל צומחים העצים ערבה לבנה וצפצפה מכסיפה. הערבה היא עץ הצומח בר. צפצפות ניטעו לאורך פלגים כדי להשתמש בקורותיהן לקירוי גגות.
בגדת הנחל צומחים גם צמחי בר המשמשים לתבלין כגון גרגיר הנחלים, כרפס הביצות ונענע משובלת. במפל צומח גם השרך שערות שולמית ובמדרונות הפתוחים עולים באביב פרחים בשלל צבעים ובהם כלנית מצויה, דמומית השדה, צהרון מצוי ולשון הפר הסמורה.
שזיף הדוב
בפארק עמק התכלת צומח שזיף הדוב - עץ בר נשיר, מאבותיו של השזיף התרבותי. העץ צומח במקומות הרמים בגליל זעיר פה וזעיר שם. בצפון הגולן ובחרמון הוא נפוץ יותר. בחודש מרץ פורח העץ בפריחה לבנה שופעת, ובקיץ מבשילים הפירות, כדורים בקוטר 2-3 ס”מ. אם תרצו לאכול שזיפים, תביאו מהבית, כי הפירות אינם טעימים במיוחד. באירופה, שם העץ נפוץ, הדובים אוכלים את הפירות בכל פה, כפי שמרמז שם העץ.
בעלי חיים בפארק
אל תתפלאו אם תפגשו בפארק כמה איילים נקודים, או יעל נובי, משוטטים חופשי לנפשם. שני אלה אינם תושבים מקומיים. האייל הנקוד מוצאו מדרום אסיה ואילו היעל הנובי הוא שוכן מצוקים במדבר. בכל זאת, הם מסתדרים כאן היטב, בין חיות הבר שמאפיינות את הפארק: חיים כאן חזירי בר וטורפים כגון שועלים, תנים ונמיות. מקבוצות הזוחלים נפוצים בפארק חרדון מצוי, מיני חומטים ולטאות וצב יבשה. בבריכות העליונות משתזפים בימי שמש צבי ביצה והבריכות שבפארק משמשות אתרי רבייה לנציגי קבוצת הדו־חיים - צפרדע הנחלים, אילנית מצויה וסלמנדרה כתומה.
חשיבות בריכות מים
עד שנות ה-60 של המאה ה-20 היו קרקורי הצפרדעים והקרפדות חלק בלתי נפרד מקולות הלילה של החורף הישראלי. שלוליות חורף בהמוניהן היו פזורות ברחבי הארץ. רובן נעלמו, אם בשל ירידת מפלס מי התהום ואם בשל פיתוח ובינוי. הדו חיים שילמו את המחיר משום שלראשנים (שלב הפגית של הדו-חיים) דרושים מים כדי להשלים את שלבי הגלגול לבוגר. הבריכות המלאכותיות שנבנו בפארק עין התכלת, בעיקר הבריכות התחתונות, משמשות אתרי רבייה חשובים לדו חיים.