保护区内生物物种丰富。野生植物49个科300余种,常见的植物种类有:苔草、香蒲、线叶眼子菜、细叶地榆、沼地毛茛、东方蓼、东北石竹、小花碎米荠、野大豆、东北大戟、紫花地丁、蓬子莱、薄叶黄芩、朝鲜苍术、东北蒲公英、水车前、黄精、小叶樟、狭叶黑三棱、漂筏苔草马唐、糙隐子草、地肤、裂叶堇菜、石沙参、扇叶水毛茛、地锦草、菟丝子、无翅猪毛菜、东北酸膜、棉团铁线莲、细叶白头翁、甘草、白花黄芪、多叶棘豆、徐长卿、碱蒿、苦菜、细叶鸢尾、木地肤。建群植物、优势种和主要伴生种都是适于水生条件的沼生、湿生和部分中生植物,总盖度70%左右。保护区内野生动物资源十分丰富,共有兽类6目14科37种,占黑龙江省兽类总种数的43.2%,其中啮齿目种类较多,占该区兽类总数的35.1%,食虫目、食肉目和翼手目所占比例亦较高。有鸟类210种,隶属17目44科,占黑龙江省鸟类种数(373)种的56.3%,其中,非雀形目鸟类共123种,占种数的58.6%,雀形目鸟类87种,占41.4%。属国家一级保护动物有丹顶鹤Grusjaponensis、东方白鹳Ciconiaboyciana、黑嘴松鸡Tetraoparvirostris、大鸨Otistarda。国家二级保护动物有大天鹅Cygnuscygnus、鸳鸯Aixgalericulata、黑鸢Milvusmigrans、鹊鹞Circusmelanoleucos、红隼Falcotinnunculus、短耳鸮Asiocygnoides。有两栖类2目4科7种,占黑龙江省两栖类种数12种的58.3%;爬行类3目4科7种,占黑龙江省爬行类种数16种的43.8%。有鱼类58种,隶属于6目10科。其中鲤科(Cyprinidae)鱼类有44种,占鱼类种数的75.8%,为最多;鳅科(Cobitidae)有3种,鲿科(Ba,gridae)有2种;狗鱼科(Esocidae)、鳢科(Channidae)、塘鳢科(Eleotridae)、鳕科(Gadidae)、鮨科(Serranidae)各1种。
讷谟尔河自然保护区是松嫩平原北端目前仅存的面积最大、保存完整的一块湿地,也是东北地区保留最完整的淡水生态系统。2007年黑龙江省人民政府[2007]57号文件批准为省级湿地自然保护区。