La vegetación de la reserva es diversa e incluye 4 especies de manglar en peligro de extinción, pastizales inducidos, selva baja caducifolia, tulares, vegetación halófila y dunas costeras. En total, se han identificado 10 tipos de vegetación y cientos de especies de plantas con potencial económico para fines ornamentales, alimenticios o farmacéuticos.
En términos de fauna, la Reserva de la Biosfera Chamela-Cuixmala alberga 72 especies de mamíferos, 270 de aves, 20 de anfibios, 46 de reptiles e innumerables especies de otros vertebrados e invertebrados. Las playas de Cuixmala y Teopa, que se encuentran dentro de la zona de influencia de la reserva, fueron declaradas santuarios de protección para las tortugas marinas en 1986.
Aunque los manglares representan menos del 10% de la Reserva de la Biosfera Chamela-Cuixmala, albergan casi el 45% de las especies de fauna y funcionan como un corredor biológico entre las zonas del Pacífico Norte y Sur. Estos humedales son el hábitat de una gran cantidad de vertebrados y más de cien especies de aves migratorias.
El nombre de la reserva proviene del poblado de Chamela, ubicado en la bahía del mismo nombre, y del río Cuixmala, uno de los seis ríos más importantes de la costa de Jalisco, que junto con una serie de lagunas, manantiales y esteros asociados, constituyen un hábitat único en la región.