W parku jest więcej gatunków ptaków, nietoperzy i kaktusów niż w jakimkolwiek innym parku w Stanach Zjednoczonych.
Flora thumb|Sotol (Dasylirion liophyllum) – powszechnie występująca roślina z rodziny szparagowatych thumb|Krzew ocotillo niedaleko Kanionu Santa Elena
Kaktusy i inne sukulenty W parku rośnie ponad 1200 gatunków roślin (w tym ponad 60 gatunków kaktusów). Bardzo duża liczba kaktusów jest wynikiem lokalizacji parku oraz różnorodności rzeźby w parku. Big Bend znajduje się na północnym skraju pustyni Chihuahua, która jest znana z bogactwa kaktusów. Jednak na skład gatunkowy parku mają również wpływ okoliczne biotopy takie jak Płaskowyż Edwardsa, Tamaulipas skrub, Sierra Madre i południowe Góry Skaliste. Różnorodność siedlisk stworzonych przez różnorodność elewacji, geologii oraz gleb pozwala na zajęcie przez wiele gatunków niewielkich obszarów najbardziej odpowiedniego siedliska na terenie parku.