Dominują tu nie jodły, a buki i świerki.
Najwyżej położone siedliska w dolinie zajmują świerkowe bory górnoreglowe, mimo iż brak tu wzniesień o wysokości będącej w zakresie występowania karpackiego boru górnoreglowe.
Flora roślin naczyniowych Doliny Wapienicy liczy ponad 400 gatunków, spośród których 21 jest objętych całkowitą lub częściową ochroną, m. in.: dziewięćsił bezłodygowy, śnieżyczka przebiśnieg, lilia złotogłów, omieg górski, widłak, sromotnik bezwstydny i centuria pospolita. Wśród nich znajdują się także podkolan biały, ciemiężyca zielona, parzydło leśne, liczydło górskie, goryczka trojeściowa, miesiącznica trwała, wawrzynek wilczełyko, pierwiosnek wyniosły czy chroniony gatunek paproci podrzeń żebrowiec.
W Dolinie Wapienicy występuje również wiele drzew o wymiarach pomnikowych, z których większość znajduje się w rejonie Żydowskiego Potoku. Największe z nich, o trzech zrośniętych ze sobą pniach, liczy 500 cm obwodu. W południowo-wschodniej części doliny, u podnóża Stołowa znajduje się aleja sosen wejmutek.
Równie bogata jest fauna doliny.