Uma das maiores riquezas desta Paisagem Protegida Local é a água. Atravessada pela ribeira da Benémola que é abastecida por várias nascentes, entre as quais “O Olho” e a Fonte Benémola, permitindo (em anos normais) a manutenção de caudal da ribeira, mesmo durante a época estival, contribuindo assim para a elevada biodiversidade do local. Foram reconstruídos açudes ao longo da ribeira para reter a água e a formação de belos espelhos de água proporcionando locais privilegiados de contemplação e observação do património natural.

Nas margens da ribeira da Benémola existe uma densa galeria ripícola constituída por espécies arbóreas e arbustivas, pouco comuns noutras zonas do Algarve, como os salgueiros (Salix alba subsp. australis), freixos (Fraxinus angustifolia) e folhados (Viburnum tinus) que se entrecruzam por entre loendros (Nerium oleander), tamargueiras (Tamarix africana), silvados (Rubus ulmifolius) e canaviais (Arundo donax).

As encostas do vale estão cobertas por vegetação mediterrânica característica do Barrocal Algarvio, como o alecrim (Salvia rosmarinus), o rosmaninho (Lavandula stoechas subsp. stoechas), o medronheiro (Arbutus unedo), o carrasco (Quercus coccifera), bem como espécies de porte arbóreo como a alfarrobeira (Ceratonia siliqua), o zambujeiro (Olea europea var. sylvestris) e, apenas numa área de substrato xistoso, sobreiros (Quercus suber) e azinheiras (Quercus rotundifolia).

De entre as espécies com interesse para a conservação destaca-se a presença de zimbro (Juniperus turbinata), tojo (Genista hirsuta subsp. algarbiensis), Klasea flavescens subsp. neglecta, tanchagem-da-água (Alisma lanceolatum), jacinto-azul-do-algarve (Bellevalia hackelii), campainhas-amarelas (Narcissus bulbocodium subsp. obesus), narciso (Narcissus gaditanus) e Narcissus calcicola.
Regista-se igualmente a presença de populações de orquídeas de grande beleza: rapazinhos (Aceras anthropophorum), Cephalanthera longifolia, moscardo-maior (Ophrys fusca), flor-dos-macaquinhos (Orchis italica), erva-vespa (Ophrys lutea), flor-dos-passarinhos (Ophrys scolopax), abelhão (Ophrys vernixia), entre outras.

A comunidade de aves desta zona é bastante rica, com mais de 100 espécies identificadas. Entre estas, salientam-se vários migradores estivais, como o papa-figos (Oriolus oriolus), o torcicolo (Jynx torquilla), a felosinha-ibérica (Phylloscopus ibericus), a felosa-poliglota (Hipolais polyglotta) e a andorinha-dáurica (Cecropis daurica). De entre as espécies residentes, destaque para o chapim-rabilongo (Aegithalus caudatus), o pica-pau-galego (Dendrocopos minor), a alvéolo-cinzenta (Motacilla cinerea), o melro-azul (Monticola solitarius), o guarda-rios (Alcedo atthis) e o bufo-real (Bubo bubo), estas duas últimas protegidas.

A Fonte Benémola é também considerada um hotspot para a observação de libelinhas e libélulas, apresentando uma grande diversidade de espécies, incluindo 3 espécies endémicas das 27 existentes na Europa: cavalinho-do-diabo (Platycnemis acutipennis), libelinha-branca (Platycnemis latipes) e Gomphus pulchellus e a espécie protegida libélula esmeralda (Oxigastra curtisii).

Nos mamíferos destaca-se a ocorrência de espécies protegidas nomeadamente morcego-de-peluche (Miniopterus schreibersii), morcego-rato-pequeno (Myotis blythii), morcego-de-ferradura-mourisco (Rhinolophus mehelyi) e morcego-de-ferradura (Rhinolophus hipposideros). A registar também a presença de ginetas (Genetta genetta), saca-rabos (Herpestes ichneumon), e lontras (Lutra lutra), todas elas espécies protegidas.

Saliente-se a ocorrência de espécies protegidas de anfíbios: salamandra-de-pintas-amarelas (Salamandra salamandra), sapo-corredor (Bufo calamita) e sapo-parteiro-ibérico (Alytes cisternasii) e de répteis: cágado-mediterrânico (Mauremys leprosa) e cobra-de-ferradura (Hemorrhois hippocrepis). Nos peixes destaca-se o endemismo ibérico Squalius alburnoides (bordalo), bem como outras espécies como o escalo-do-Arade (Squalius aradensis), boga-de-boca-arqueada (Iberochondrostoma lemmingii), barbo-do-sul (Luciobarbus sclateri), verdemã (Cobitis paludica) e enguia (Anguilla anguilla). A maior parte destas espécies está em elevado risco de extinção, sendo uma delas (o escalo-do-Arade) uma espécie única no Mundo, existindo apenas no Algarve.