Vegetación
Los ecosistemas madereros son en su mayor parte bosques de rebollo o roble melojo, distribuidos por toda la zona montañosa y piedemonte, junto con encinares, menos importantes. Los robledales son los más abundantes hasta el punto de dar nombre a este Espacio Natural, aunque han sufrido importantes reducciones como consecuencia de la acción humana. Son también importantes las repoblaciones de coníferas, generalmente con dos especies Pinus pinaster y en zonas altas el Pinus sylvestris que es escaso.
En las márgenes de los ríos aparece una vegetación mesófila caducifolia a base de alisos, sauces y fresnos. Las formaciones de matorral son muy variadas: escobonares, frecuentes en las zonas más deforestadas compuestos a base de Cytisus scoparius, C. multiflorus, C. striatus, Genista florida, brezales que dominan en los suelos pizarrosos y cuyas especies más características son Erica arborea, E. scoparia, E. australis, E. umbellata, ... jarales, matorrales típicamente mediterráneos que prosperan en suelos muy degradados y donde la especie más típica es la jara pringosa, conviviendo con el jaral, aparece el tomillar acidófilo o cantuesar, donde dominan tomillos y cantuesos, y los espinares frecuentes en todo el Espacio.
Fauna
Una de las características más destacadas de la fauna en el Espacio Natural de El Rebollar es la diversidad de especies.
Tres son las especies más significativas, consideradas todas ellas en "peligro de extinción o vulnerables": la cigüeña negra, el buitre negro y el lince. Pero junto a ellas hay otras muchas especies de gran interés: entre los mamíferos destacar el lobo, la nutria, el gato montés, el meloncillo, el topillo de Cabrera, tejón, turón ..., en cuanto a las aves destacar la presencia de especies como el elanio azul, alimoche, buitre leonado, águila culebrera, aguilucho cenizo, gavilán, azor, águila imperial, águila real, águila perdicera, cernícalo primilla, alcotán, halcón peregrino ..., por último los reptiles (culebrilla ciega, eslizón ibérico, lagarto verdinegro, lagartija de bocage, víbora hocicuda, ...), anfibios (tritón ibérico, sapillo pintojo, sapo partero ibérico, rana patilarga, ...) y peces (trucha común, barbo ibérico, ...) tienen aquí una importante representación.