Nằm trong Khu dự trữ sinh quyển miền Tây Nghệ An, Pù Hoạt được đánh giá là vùng mang tính chất nguyên sinh tiêu biểu, với hàng ngàn loài động, thực vật quý hiếm là điểm đến hấp dẫn với du khách.
Rừng đặc dụng Pù Hoạt được xác định là vùng lõi của Khu dự trữ sinh quyển thế giới thuộc Khu vực miền Tây Nghệ An mà tổ chức Văn hóa - Khoa học và Giáo dục được Liên Hợp Quốc (UNESCO) công nhận từ tháng 9/2007. Rừng đặc dụng Pù Hoạt có diện tích 35.723 ha, nằm trên địa bàn 5 xã Hạnh Dịch, Nậm Giải, Thông Thụ, Tiền Phong, Tri Lễ, huyện Quế Phong.
Theo tài liệu được lưu giữ tại Khu bảo tồn thiên nhiên Pù Hoạt thì vùng rừng này có những giá trị hết sức đặc biệt về thiên nhiên, là mẫu chuẩn hệ sinh thái, đa dạng sinh học. Thảm thực vật ở Pù Hoạt được hình thành 3 kiểu: Rừng kín thường xanh mưa nhiệt đới núi cao, hỗn giao cây lá rộng với cây lá kim; Rừng kín lá rộng thường xanh mưa mùa nhiệt đới núi trung bình; Rừng kín lá rộng thường xanh mưa mùa nhiệt đới núi thấp...
Thảm thực vật thứ nhất tại Khu bảo tồn thiên nhiên Pù Hoạt phần lớn nằm sâu trong vùng lõi, ít bị tác động, tính nguyên sinh rất cao. Thực vật chiếm ưu thế là cây lá rộng, cây lá kim, một số loài có kích thước rất lớn. Các loài cây chiếm ưu thế của rừng này là: re, chắp, bời lời, kháo, cà ổi, dẻ lá tre, côm, mây châu, tô hạp...
Ở loại thảm thực vật thứ hai phân bổ ở độ cao từ 800 - 1500m, trải rộng khắp vùng sườn núi Pu Pà Nhà, Pu Cao Mạ và phía đông đỉnh Pù Hoạt. Kiểu rừng này vẫn giữ được tính nguyên sinh cơ bản. Thực vật chiếm ưu thế là cây lá rộng, sinh trưởng tốt với các loài tiêu biểu như: sau sau, dẻ, sồi, re, dâu, hồng xiêm, xoan, bồ hòn...; Các cây lá kim như thông nàng, kim dao. Rừng được chia thành 4 tầng, trong đó có tầng vượt tán có các loài cây giá trị cao như chò chỉ, sến mật.
Thảm thực vật thứ ba phân bổ ở độ cao dưới 800m với nhiều họ cây như: thầu dầu, xoan, dâu tằm, cánh bướm, vang, thị, re, dẻ, côm... Rừng được chia thành 3 tầng, tầng ưu thế với các loài điển hình là chẹo, bứa, vang, lim xẹt, mọ, muồng, da, ngát...
Khu bảo tồn thiên nhiên Pù Hoạt còn có tính đa dạng sinh học. Đến nay, các nhà khoa học đã phát hiện được nơi đây có 763 loài thực vật thuộc 427 chi, 124 họ; Có hơn 30 loài được ghi vào Sách đỏ Việt Nam. Trong khu bảo tồn có những loài có giá trị, đáng chú ý như: trai, sến mật, táu mật, chò chỉ, tô hạp...
Thực vật hạt trần bước đầu được khảo sát có 7 loài, có 4 loài quý hiếm gồm: pơ mu, bách xanh, kim giao, sa mu. Trong đó, quần thể sa mu được phát hiện ở đây gồm những cây có đường kính rất lớn, trung bình trên 1,5 - 2m, cao trên 45m, đặc biệt có cây đường kính rộng đến 2,8m, cao trên 50m.
Động vật rừng ở Pù Hoạt đã thống kê được 176 loài có xương sống thuộc 4 lớp: 45 loài thú, 131 loài chim, 11 loài bò sát, 6 loài lưỡng cư. Khu hệ động vật có cấu trúc và thành phần loài giống với khu hệ động vật Tây Bắc Việt Nam, lớp thú có các loài đặc trưng là: bò tót, vẹc xám, sóc, cầy...; Lớp chim là các loài trong họ khướu. Thành phần các loài chim và thú ở Pù Hoạt được ghi nhận là tương đương với các khu Vũ Quang (Hà Tĩnh) và Pù Mát, xếp trên Pù Huống.
Ở đây cũng có các loài thú tiêu biểu và quý hiếm như: voi, hổ, báo hoa mai, báo gấm; Gà tiền mặt vàng, gà lôi trắng, công, hồng hoàng, cao cát bụng trắng; Rùa núi viền, rùa hộp trấn vàng, rùa đầu to, rùa đất, hổ mang, trăn gấm, trăn đất...
Để bảo vệ tốt Khu dự trữ sinh quyển vùng Tây Nam Nghệ An theo như cam kết của Chính phủ với UNESCO, ngày 2/4/2013, UBND tỉnh Nghệ An đã quyết định chuyển đổi Ban Quản lý rừng phòng hộ Quế Phong thành Ban Quản lý KBTTN Pù Hoạt với nhiệm vụ quan trọng nhất là bảo vệ và phát triển rừng nhằm bảo tồn, phát huy các giá trị đặc biệt về thiên nhiên, mẫu chuẩn hệ sinh thái, đa dạng sinh học, nguồn gen sinh vật, di tích lịch sử văn hóa, cảnh quan; nghiên cứu khoa học; cung ứng dịch vụ môi trường phục vụ du lịch.
Theo GSV-travel, ảnh internet