Der Natur Park Südgelände besticht durch eine beeindruckende Artenvielfalt, darunter viele gefährdete Arten. 30 Brutvogelarten, 57 Spinnenarten, 95 Wildbienenarten, 15 Heuschreckenarten sowie über 350 Pflanzenarten und 49 Großpilze besiedeln nachweislich das Gelände. Über den Güterverkehr erreichten einst viele fremdländische Arten das Gebiet, wie die in Südfrankreich beheimatete Höhlenspinne Nesticus eremita. Auch stark gefährdete Arten wie der Heidegrashüpfer und die Blauflügelige Ödlandschrecke haben hier eine Heimat gefunden. Bislang wurden im Natur Park Südgelände 130 von den etwa 310 Bienenarten Berlins nachgewiesen. Grund für diesen Artenreichtum sind die Blütenvielfalt und das große Angebot an Kleinstrukturen.
Einige seltene und gefährdete Pflanzenarten weisen große Bestände im Park auf. Das Wiesen-Habichtskraut besitzt im Natur Park Südgelände eines seiner wenigen dauerhaften Vorkommen in Berlin. Die buntblühenden Rasen und Staudenfluren sind bevorzugter Lebensraum für Insekten, die den Blütenreichtum als Nahrungsquelle nutzen. Eine weitere Besonderheit sind die neun hier nachgewiesenen Wildrosenarten. Die gefährdete Wein-Rose ist im Unterschied zu der häufigen Hundsrose dicht mit Drüsen besetzt und duftet fruchtig.
Informationstafeln im ganzen Gelände sowie die Ausstellung "Bahnbrechende Natur" geben Hinweise auf die Tier- und Pflanzenwelt des Parks.